High - tech převodovky DSG

Ve vrchlabské Škodovce se od nepaměti vyráběla auta. Již v roce 1864 se zde vyráběly tenkrát ještě bezmotorové kočáry. První karoserie zde byla vyrobena v roce 1908 a první kompletní vozy se ve Vrchlabí montovaly od roku 1946. Posledním modelem vyráběným zde v závodě byla Škoda Roomster. V dubnu 2011 byl schválen projekt na výrobu vysoce sofistikované automatické převodovky, v srpnu začala výstavba, o rok později, v srpnu 2012, se rozběhla předsériová výroba dvouspojkových převodovek DQ 200. V září byla zhotovena nultá série, v říjnu byla zahájena sériová produkce. V listopadu 2014 byla ve Vrchlabí vyrobena půlmiliontá převodovka typu DQ 200, známá jako DSG (Direct Shift Gearbox) – sedmistupňová převodovka s dvojicí suchých spojek dimenzovaná na 125 kW a 250 Nm. Škoda Vrchlabí je dnes jedním ze tří koncernových výrobců moderní automatické převodovky DQ 200 na světě a největším dodavatelem této převodovky mimo Čínu. Tyto převodovky se pak ještě vyrábějí v čínském Dalianu a v německém Kasselu. Automatické převodovky DQ 200 jsou dodávány pro automobily Škoda (35 %), Audi (33 %), Volkswagen (27 %) a Seat (5 %).

Největší zásluhu na zavedení výroby převodovek DQ 200 má tehdejší prezident investiční divize Volkswagen Group China prof. dr. h.c Winfried Vahland (nyní předseda představenstva Škoda Auto). Přesvědčil tehdy čínskou vládu, že je potřeba udělat něco pro ekologii a do aut začít montovat dvouspojkové převodovky, neboť snižují spotřebu paliva, a tedy i emise. S tímto konceptem sklidil velký úspěch, takže v Číně postavili celkem šest závodů. Následně se pan Vahland vrátil zpět do České republiky, v rámci reorganizace závodu ve Vrchlabí prosadil výrobu převodovek a doktora Slimáka stáhl zpět do ČR.

V halách se ještě montovaly roomstery, když se rozběhla výroba řídicí mechatroniky, pak ozubených kol a hřídelí, a nakonec kompletních převodovek. Byla samozřejmě nutná rekvalifikace a přeškolení zaměstnanců, kteří celý svůj život montovali auta, a také bylo třeba nabrat nové kvalifikované pracovníky. Z tohoto důvodu bylo v závodě vybudováno tréninkové centrum, kterým si prošli všichni zaměstnanci. Každý pracovník či uchazeč musel projít krok po kroku testem, kde byly definovány jeho schopnosti a na základě toho i jeho budoucí profese. Test zahrnuje jednoduché zkoušky manuální zručnosti, rozpoznávání tvarů, určení technologie opracovaného dílu i montáž samotné převodovky.

Výroba převodovek ve Vrchlabí je typickým příkladem štíhlé výroby. Jednotlivá pracoviště na sebe plynule navazují. Kompletně celá výroba včetně tepelného zpracování a montáže se nacházejí v jediné hale. V rámci celého koncernu je toto uspořádání výjimečné, například v Německu se kalírna nachází v samostatné hale. Ale jelikož je zdejší tepelné zpracování na velmi vysoké úrovni, může být součástí ostatních technologií a je integrováno ve stejné výrobní hale.

Automatická převodovka DQ 200 se skládá z 297 dílů, z toho nejdůležitějších 18 se vyrábí ve vrchlabském závodě. Jedná se o hřídele a ozubená kola a na jejich výrobě se podílí celkem 150 zaměstnanců. Zbytek dílů se dováží a v závodě montuje.

Výkovky na výrobu hřídelí (v převodovce DQ 200 je jich celkem pět) dodává Škoda Mladá Boleslav. Ozubárenské stroje byly zakoupeny například od firmy CZ tech Čelákovice a Gleason v hodnotě několika set milionů korun. Výroba šikmého ozubení na takovém stroji trvá pouhých šedesát sekund, provádí se za sucha a nástroj na jeho výrobu má životnost tisíc dílů. Po výrobě ozubení se válcují drážky tlakem 20 tun, drážkování se neobrábí třískově. Tímto procesem končí měkké obrábění a díly jdou na kalení a poté broušení.

Podle modelu štíhlé výroby se ve výrobě počítá každá minuta prostoje. Proto je zřejmá snaha snižovat vedlejší časy, například při přestavení stroje na výrobu jiného ozubeného kola apod. Ozubená kola se vyrábějí v několika krocích různými technologiemi: soustružením vnitřním a vnějším, frézováním, tepelným zpracováním a broušením. Nástroje na výrobu ozubení dodává firma LMT Fette. Nástroje lze desetkrát přebrousit, než je nutná jejich výměna.

Stávající technologie obrábění bohužel ještě neumožňují obrábění některých složitých tvarů, a tak se musejí složitější díly svařovat. Dvě ozubená kola se na sebe nasunou a po celém obvodu se svaří laserem. Proces svařování je obsluhován roboty – tzv. pružný výrobní systém – pracoviště je rozděleno na několik buněk, v každé pak probíhá jedna operace. Každé kolo po svaření je kontrolováno ultrazvukem, kontroluje se celistvost a kvalita svaru. Tato kontrola probíhá přímo na pracovišti a jde o automatickou kontrolu řízenou počítačem. Třikrát za den dochází k náhodnému výběru svařeného kola, které se v laboratoři rozřízne a zkontroluje se šířka a hloubka svaru. Pokud svar neodpovídá, linka se okamžitě zastavuje a zjišťuje se příčina.

Před kalením se provádí nejprve cementace – ohřev dílů na 960 °C až 1 000 °C, nasycení povrchu uhlíkem do 0,5 až 0,8 mm. K ohřevu před kalením dochází v ochranné atmosféře vakua. Kdybychom díl ohřáli za normálních podmínek, došlo by při těchto teplotách k jeho korozi. Zakalení se provádí v přetlaku helia za působení tlaku až 8 barů. Použitím helia namísto oleje je dosahováno o 40 % menší deformace dílu. Další výhodou je i to, že není potřeba zakalený díl omývat. V hale se nachází dvacet cementačních komor a dvě kalicí. Pracoviště chemicko-tepelného zpracování je plně automatické. Po kalení jsou díly popouštěny kvůli snížení vnitřního pnutí při teplotě 170 °C po dobu dvou hodin. Celkový proces kalení trvá tři hodiny.

Nově je dnes v provozu i automatizovaná kalicí linka pro tepelné zpracování kola diferenciálu, kterou ve vrchlabském závodě dva roky připravovali a která je vůbec první realizací na světě, kdy došlo ke spojení vakuové cementace a kalení dílu pod lisem. Na této lince se provádí ohřev dílu na 1 000 °C, cementace probíhá opět ve vakuu. Poté se díly převezou ke kalicímu lisu – zde je zakalení provedeno na díle, který je uchycen mezi berany lisu, čímž se ještě více eliminuje deformace.

Jednou ze zásadních operací je finální opracování ozubení, broušení vnitřního a vnějšího průměru, honování otvorů. Ozubení dostává finální podobu vzhledem k jeho povrchu a geometrii. Brousí se v přesnosti 7 mikrometrů, což má vliv i na tichost chodu převodovky. Dříve se běžně ševingoval finální tvar zubu a poté se ozubená kola kalila. Nyní se ozubená kola nejprve zakalí a následně se honuje tvar zubů. Po každých 100 kusech je potřeba honovací kotouč orovnat, celková životnost kotouče je 3 500 kusů. V současnosti se v závodě používá honovací nástroj z umělého korundu. Přídavky na broušení jsou 0,06 až 0,07 mm.

V laboratořích závodu je umístěno několik specializovaných pracovišť, která kontrolují sériovou výrobu, co se týče jejich limitů, tak i stability. Laboratoře jsou od výrobních hal odděleny a podléhají přísným laboratorním podmínkám. Díly jsou namátkou z provozu vybírány a proměřovány. Kontroluje se rozměrová přesnost podle výkresové dokumentace. U měření tvrdosti se zjišťuje kvalita procementování a zakalení zubu Vickersovou zkouškou, povrch dílu musí být tvrdý, jádro houževnaté. V laboratořích kontroly nečistot pro mechatroniku se kontroluje čistota vlastních dílů, které vstupují do montáže. Kontrolují se hmotnostní nečistoty – váží se s přesností na setinu miligramu a tyto nečistoty se dále měří na automatizovaných mikroskopech, které je zároveň třídí na kovové a nekovové částice. Důsledně se dbá na zabalení dílů, které jsou dodavatelem dodávány s ohledem na přepravu. Některé díly do mechatroniky jsou dováženy např. z Rumunska, jiné z Norimberku.

Součástí závodu je i zkušební laboratoř pro kontrolu již hotové smontované převodovky. Namátkou vybrané převodovky se kompletně demontují. Kontroluje se každý jednotlivý díl, jeho funkčnost apod. Demontovaná převodovka se již zpět nesmontuje a ani díly se zpět do výroby nevracejí (jsou konstruovány jen na jedno použití), ale recyklují se.

Mechatronika je v podstatě malý robot umístěný v převodovce. Díky elektronice v mechatronice je možné se s převodovkou dálkově propojit a analyzovat např. poruchy, lokalizaci apod. Mechatronika má velmi vysoké nároky na čistotu, proto i montáž podléhá těmto pravidlům. Montážní linka mechatroniky je rozdělena na čtyři zóny čistoty, jak stoupá číselná řada 1 až 4, stoupají i požadavky na čistotu prostředí, od příjmu všech montovaných dílů převodovky (1) po díly pro montáž mechatroniky (2), mytí dílů, ty, které mýt lze (3), až po samotnou montáž (4). Montážní linka se skládá ze dvou samostatných zrcadlově odvrácených montážních linek s dílčí kapacitou 1 000 mechatronik za den, tedy celková kapacita je 2 000 kusů denně. Takt linky je 30 vteřin. Každá mechatronika, která opouští montážní linku, prochází testem funkčnosti. Test na plně automatizované lince trvá osm minut, kontrolují se veškeré funkce mechatroniky, jako např. řazení. Mechatronika se propláchne olejem, naplní se pracovním olejem a putuje na montáž.

Poslední fází výroby je samotná montáž převodovky. Montážní linka obsahuje sto montážních stanic, polovina manuálních, druhá polovina automatizovaných. Uvedení této linky do provozu stálo přes jednu miliardu korun. Na lince se montuje celkem 20 různých typů automatických převodovek. Zadáním konkrétního typu převodovky do systému se automaticky zakládají potřebné komponenty. V pravé části montážní linky se na hřídel lisují ozubená kola, v levé části se montují skříně. Poté dojde k tzv. svatbě – spojení obou částí v jeden celek. Jde o operaci tak složitou, že ji musí vykonávat robot – lidská ruka není schopna všechna ozubení do sebe naráz správně zapasovat. Tím, že se převodovka skládá z mnoha dílů, roste při montáži nepřesnost každým krokem, proto se dodržuje tzv. selektivní montáž, po které vždy následuje dílčí kontrola. Na závěr montáže se každá převodovka kontroluje v simulaci běžného provozu: řazení, akustika atd. V současnosti montážní linka jede v taktu 45 sekund a produkuje 1 500 převodovek denně.

Díly se na jednotlivá pracoviště montážní linky zavážejí buď tahačem s tzv. E rámem – vozíky s obsluhou, nebo automatickými bezobslužnými vozíky FTS. Operátor na tahači má na zápěstí čtecí PDA zařízení. Načtením čárového kódu u chybějícího materiálu zajistí jeho odvolání, tedy vyskladnění. Při následující jízdě tahače bude odvolaný materiál na konkrétní pracoviště přivezen. Bezobslužné vozíky FTS se pohybují po výrobě pomocí magnetických pásek umístěných na komunikacích. Při jízdě se orientují pomocí RFID čipů, takže potřebné díly ze skladu zavezou na místo určení. Vozíky FTS za den celkově najezdí 54 km. Během tří směn se k montážním pracovištím dopraví na 126 tun materiálu v 1 980 obalových jednotkách.

Vrchlabský závod prošel zásadní modernizací a dnes patří ve svém oboru bezesporu ke světové špičce. „Vrchlabský závod je nejen high-tech továrnou naší automobilky, ale také ukázkou flexibility zaměstnanců, kteří zvládli náročný přechod z montáže vozů na přesnou výrobu moderních převodovek,“ uvádí Ivan Slimák, vedoucí závodu Škoda Auto Vrchlabí. Ivan Slimák vystudoval Strojní fakultu v Košicích, do firmy Škoda Auto nastoupil v roce 1992 a prošel oblastmi řízení kvality, řízení projektů, výroby a logistiky. Celých deset let pracoval na různých manažerských postech pro koncern VW v zahraničí. Jako člen vrcholného vedení se podílel na vybudování tří závodů koncernu Volkswagen. V současnosti vede závod Vrchlabí a na svých bedrech nese obrovskou zásluhu na přestavbě vrchlabské továrny a vyškolení zaměstnanců. Do modernizace závodu se investovalo zhruba 210 milionů eur. V současné době závod zaměstnává přes 1 000 pracovníků a plánované navýšení výrobní kapacity v příštích dvanácti měsících z 1 500 převodovek denně na dva tisíce a investice 25 milionů eur přinese dalších 200 pracovních míst. Automobilka se tak stává nejdůležitějším zaměstnavatelem v regionu a upevňuje důvěru, kterou do ní koncern Volkswagen před dvěma lety vložil, když pro výrobu DSG převodovek vybral právě závod Škoda Auto Vrchlabí.

Roman Dvořák, Eva Buzková, Vrchlabí

Roman.dvorak@mmspektrum.com

Eva.buzkova@mmspektrum.com