Inovativní spojovací systémy předjímající budoucnost

Mezi nosnými liniemi příznačnými pro inovační strategie firmy Comau vyniká vývoj řešení a spojovacích postupů určených pro nové montážní aplikace v automobilovém odvětví. V této oblasti se turínský holding, součást holdingu FCA Group, výrobce systémů pro průmyslovou automatizaci, může pochlubit četnými aplikacemi. Patří mezi ně i dva automatizované systémy s vyspělou technologií, které byly nainstalovány v závodě Fiat Chrysler Automobiles v Melfi pro výrobu modelů Jeep Renegade a nového Fiatu 500 X. Jedná se zejména o laserové pracoviště pro svařování plechů předních a zadních dveří těchto dvou modelů a robotizovanou linku pro laserové řezání při provádění postupů po namontování pohyblivých dílů obou těchto modelů.

Toto speciálně vyprojektované zařízení tvoří dvě samostatné buňky určené pro zhotovení důlků nezbytných při přípravě výztuhy žlábku a jeho přivaření ke skeletu dveří laserovým svařováním na vzdálenost. Důlkováním laserovými impulzy se na žlábku zhotoví u stop laseru řada důlků, jimiž se zajistí konstantní rozestup nezbytný pro odvětrávání zinkových výparů, které se uvolňují při svařování. Na každém skeletu tak vznikne v průměru 100 důlků asi za 13 sekund.

Jakmile je výztuha žlábku připravena, je spolu se skeletem naložena na geometrický přípravek. Automatický otočný stůl pak přepraví oba díly do laserové kabiny. Jakmile je stůl v poloze, dva systémy svařování na vzdálenost Comau SmartLaser svaří dohromady přední a zadní skelet. V jednom cyklu se svaří čtyři dveřní skelety předních a zadních dveří pro oba modely vozidel. Zhotovení padesáti svarů laserem na vzdálenost trvá asi 26 sekund. Pracoviště Remote Laser Welding tvoří dvě buňky: jedna buňka s robotem pro důlkování, druhá se dvěma svařovacími roboty. Všechny tři roboty SmartLaser jsou osazeny vláknovými laserovými zdroji o výkonu 4 kW. Pracoviště vyprojektované pro dávkovou výrobu čtyř modelů má maximální výrobní kapacitu 55 jph (job per hour), s cyklem o délce 62 sekund a celkovou účinností 94 %.

V závodě v Melfi nainstalovala firma Comau i řezací linku umístěnou za montážní stanicí pohyblivých dílů vozidel. Linka byla vyprojektována pro umísťování desek předních vzpěr skeletu, na které se pak montuje čelní díl vozidla, a to s tolerancí 0,5 milimetru vůči poloze blatníků. Tato aplikace umožňuje smontovat čelo vozu s velmi těsnými tolerancemi.

Laserovou stanici tvoří dva roboty Comau Smart5 NJ110 pro laserové řezaní 3D pravé a levé vzpěry blatníků integrované s laserovými optikami s kapacitním autofokusačním senzorem a vláknovými zdroji o výkonu 2 kW. V laserové stanici jsou umístěny senzory pro měření polohy blatníků a vzpěr, podle nichž může robot korigovat řeznou dráhu: díky tomuto řešení jsou vzpěry uříznuty vždy ve stejné vzdálenosti od obou blatníků. Po laserovém uříznutí obou vzpěr je skelet přemístěn do další stanice, kde manipulační robot usadí obě desky na vzpěry a přivaří je svařováním s plynulým podáváním drátu nebo metodou MAG. Linka má výrobní kapacitu 55 jph a celkovou účinnost 85 %. I tato linka je vysoce flexibilní a umožňuje zpracovávat čtyři modely vozidel.

Comau vyniká dvacetiletou zkušeností z realizace montážních a svářecích systémů dílů v automobilovém odvětví, jak konkrétně dokládají obě výše zmíněné aplikace. Je to dlouhodobě prověřené know-how, které za poslední roky umožnilo firmě využít všechny tyto odborné znalosti i při vývoji řešení pro spojování materiálů vyprojektovaných pro použití u smíšených a inovativních materiálů.

Tímto způsobem firma Comau řeší a předjímá požadavky průmyslového odvětví, kde se používá stále více lehkých materiálů, jako jsou vysokopevnostní oceli a hliník, aby bylo možné plnit nové zákony a předpisy upravující ochranu životního prostředí a bezpečnost pro snížení skleníkových plynů a tím i znečišťování ovzduší.

Stále širší používání lehkých materiálů v automobilovém odvětví však vyžaduje více pozornosti při projektování vozidel a přináší zároveň významné změny do výrobních systémů a spojovacích procesů jednotlivých komponentů. Spojování smíšených materiálů povede tedy stále častěji nejen k růstu a rozvoji technologií spojování měkkých ocelí, které se dodnes používaly jen málo, ale i k významné diferenciaci technologií lepení oproti procesům mechanického, tepelného a laserového spojování.

Firma Comau, která dnes působí v celosvětovém měřítku v 17 zemích, kde má 33 organizačních složek a 15 výrobních závodů, vyvinula globální strategii pro vývoj inovačních řešení a spojovacích postupů při montování lehkých materiálů. Její střediska – v Itálii, USA, Číně a Francii – pracují na vývoji řešení přinášejících významné výhody pro výrobu vozidel i při středně vysokých objemech. Zejména v posledním desetiletí spolupracovala firma Comau s nejvýznamnějšími výrobci v globálním měřítku na vývoji flexibilních, standardních řešení vhodných pro vysoké výrobní objemy a prohloubila si tak svou odbornost v oblasti používání nových materiálů, díky které se stává směrodatným dodavatelem systémů určených pro výrobu vozidel z lehkých a kombinovaných materiálů.

Smontování komponentů vyprojektovaných tzv. multimateriálovým přístupem bude vyžadovat nekonvenční, inovativní výrobní postupy. Předpokládá se tedy, že se nové materiály, jako je hliník, vysokopevnostní oceli, karbonová vlákna a plasty, budou stále více spojovat lepením, a nikoli již tepelnými procesy (odporovým, obloukovým, laserovým či jiným svářením) či mechanickými spoji (snýtováním, sešroubováním atd.)

V tomto ohledu Comau vyvinula a zrealizovala pro některé velké výrobce automobilů inovativní řešení pro spojování prvků z karbonových vláken: například aplikaci pro lepení karbonové střechy vozidel segmentu Premium.

Stoupající trend v používání těchto materiálů i v segmentech zahrnujících středně velké výrobní objemy nicméně vyžaduje vývoj stále více inovativních postupů zajišťujících vysokou rychlost výroby. Proto se Comau ve své politice rozvoje spojovacích technologií lehkých materiálů zaměřuje nejen na výše uvedené lepení, ale věnuje a v budoucnu bude nadále velmi věnovat velkou pozornost estetickému spojování laserovou technologií a bodovými svary na hliníku. Pro optimalizaci této poslední aplikace, pro kterou firma vlastní již po deset let své know-how, byl nedávno dokončen vývoj nových svářecích kleští určených právě pro speciální postup při spojování hliníkových dílů. Velká pozornost bude v neposlední řadě věnována vysoce inovativním technologiím pro automobilové odvětví, jako je svařování magnetickými impulzy: ve vývojových centrech Comau ve Spojených státech právě probíhají ověřovací zkoušky této technologie na hliníkových dílech karoserie, které již nyní zaručují natolik uspokojivé kvalitativní výsledky a výrobní doby, že s nimi nelze konvenční technologie vůbec srovnávat.

Comau

Nunzio Magnano

www.comau.com