Témata
Zdroj: KUKA

„Kardiostimulátor“ elektromobility

04. 05. 2022

Elektromobilita je v automobilovém průmyslu poměrně mladé odvětví podnikání, proto je zde důležité neustále posouvat hranice možností. Společnost SAR, specializující se na automatizaci, proto vyvinula kompletní výrobní linku pro plně automatickou výrobu elektronického modulu (který tvoří srdce elektromobilů) s využitím jedenácti robotů KUKA.

Reklama

Elektronický modul je srdcem každého elektromobilu. Poměrně nenápadné zařízení není o mnoho větší než krabice od bot, váží asi dvanáct kilogramů a jakožto centrální řídicí prvek ve vozidle převádí stejnosměrný proud z baterií na střídavý. Teprve potom může motor pracovat s energií s nulovými emisemi a přeměnit ji na hnací sílu. I přesto, že elektromobilita zažívá boom, jde v automobilovém průmyslu o poměrně novou technologii, a to hlavně z hlediska zkušeností s výrobou a vývojem automobilů.

Automatizovaná výroba řídicího prvku elektromobility

Žádané jsou proto vhodné koncepty pro inteligentní výrobu elektromobilů a jejich integraci do výrobního procesu. Dodavatelé zde hrají významnou roli. V tomto případě totiž nedodávají pouze prefabrikované a „přesně padnoucí“ komponenty, jak tomu bylo obvykle v minulosti, ale také se aktivně podílejí na procesu vývoje. Jednou z takových společností je společnost SAR z bavorského Dingolfingu, specializující se na automatizaci. Společnost SAR mimo jiné vyvíjí a vyrábí řešení pro automobilový průmysl a jeho partnery.

Precizní montáž: Robot KUKA KR Cybertech vkládá vnitřní elektronické prvky do krytu řídicí jednotky elektromobilu. (Zdroj: KUKA)

Srdce vozidla vzniká pomocí robotů KUKA

Jedním takovým příkladem je průmyslová linka, která vyrábí elektronické moduly elektromobilů na zakázku pro dodavatele první třídy. A stejně jako tomu je u operací srdce, nejde o snadný úkol. „Naším cílem je využít robota jako nástroj k nalezení chytrých řešení, kterých nelze dosáhnout běžným přístupem,“ vysvětluje Georg Dullinger, vedoucí prodeje ve společnosti SAR. V tomto případě to znamená vytvoření automatizovaného výrobního zařízení, které nejen montuje komponenty určené k montáži do elektromobilů, ale také řídí a monitoruje všechny kroky procesu – od označování jednotlivých dílů přes šroubovací a lepicí úkony až po testování a kontrolu mezikroků a nakonec i hotového výrobku.

Reklama
Reklama

Automatizace: maximální flexibilita jako základní požadavek

„Nestačí jen naskládat za sebe řadu robotických buněk,“ vysvětluje Dullinger. „Pro tyto procesy zatím neexistuje žádná šablona, žádné osvědčené postupy.“ Místo toho vyvinula společnost SAR řešení pro všechny fáze automatizace dlouho předtím, než byly jednotlivé modely automobilů připraveny k sériové výrobě. „Výzvou je dosáhnout vysoké míry flexibility, během celé vývojové fáze by se mohla neustále měnit podoba finálního modelu. Pevně dané by byly pouze instalační rozměry vozidel, vnitřní uspořádání by však bylo vysoce variabilní,“ dodává Georg Dullinger.

I ve výrobních linkách stále dochází v oblasti automobilových součástek ke změnám, které je třeba rychle řešit. Stručně řečeno: vývoj a výroba jsou extrémně proměnlivé. To je jeden z důvodů, proč není pro technologického ředitele automobilky neobvyklé, že je osobně v provozu, aby získal představu o stavu automatizace. „To bývá pro firmy naší velikosti zcela mimořádné,“ říká s úsměvem Franz Steinbauer, projektový manažer společnosti SAR.

Nejdříve montáž, pak kontrola: Robot KUKA KR Quantech kontroluje řídicí jednotky elektromobilu. (Zdroj: KUKA)

Průmysloví roboti zajišťují přesnou montáž

Výsledky této dlouhodobé vývojové fáze neslouží jen k přesvědčování šéfů: v současné konfiguraci výrobní linky se používá 28 robotů, z toho 11 od společnosti KUKA. Provádějí všechny potřebné automatizační úkony, aby sešroubovali, slepili a zkontrolovali 47 jednotlivých komponentů vozidla a nakonec je spojili se samotným vozem. Je to automatizace na nejvyšší úrovni.

Jednotlivé kroky montážního procesu mohou na první pohled vypadat nenápadně: Průmysloví roboti vkládají různé elektronické komponenty do krytu řídicí jednotky elektrických vozů. Čistí a kontrolují, třídí nebo předělávají. Taková je alespoň základní koncepce. Klíčová řídicí jednotka je však pro hotový model elektromobilu stejně citlivá jako životně důležitá – a jednotlivé montážní kroky musí být podle toho prováděny pečlivě a přesně.

Šroubování ve sterilních podmínkách pro e-mobilitu

To například znamená, že místa lepení ve výrobním procesu jsou nejprve vyčištěna. Z toho důvodu robot KUKA KR Agilus projíždí jednotlivé body plazmovým hrotem a zbavuje je částic nečistot a dalších kontaminantů ionizovaným plynem o teplotě 30 000 stupňů Celsia. Poté robot aplikuje těsnicí hmotu. Robot KR Cybertech vkládá do skříňky další komponenty. „I nejslabší elektrický proud může zničit citlivé součástky,“ říká Franz Steinbauer, „proto je zde elektromagnetická kompatibilita obzvláště důležitá.“

Reklama

Robot pak komponenty sešroubuje. „Celkem použijeme 158 šroubů v osmi různých variantách,“ vysvětluje vedoucí projektu. Systém dodává šroub každé čtyři vteřiny. I když to může znít triviálně, v praxi je to složitější. Protože šrouby jsou dodávány jako volně ložené zboží – a tento typ balení tak vytváří tření mezi jednotlivými kovovými díly –, deflektor musí šrouby a prach oddělovat pomocí stlačeného vzduchu. Montáž probíhá ve sterilních podmínkách.

Voda a elektřina jsou ve výrobě nekompatibilní – nebo snad ne?

„V průběhu celého montážního procesu vedeme pro každou součástku tzv. datový strom. To znamená, že od nejmenšího šroubku až po vnější kryt elektromobilu můžeme přesně vysledovat, odkud pocházejí a jak byly zpracovány. To nám následně umožňuje vyvodit závěry v případě, že řidič elektromobilu zaznamená poruchu,“ říká vedoucí prodeje Georg Dullinger.

Mezitím jsou opakovaně prováděny testy těsnosti a funkční testy vozidla, aby byla zajištěna vysoká kvalita zpracování. Obzvláště fascinující je závěrečný krok: robot KUKA KR Cybertech zvedá z dopravníku hotové řídicí jednotky pro elektromobily a plní je vodou. „Voda, elektřina a datové technologie by se vlastně nikdy neměly potkat,“ říká vedoucí projektu Franz Steinbauer. „V tomto případě ale vše spojíme během zhruba 100 sekund; voda se pak v následujících krocích používá k chlazení.“

Malé, ale šikovné! Řídicí jednotky elektromobilu vyrobeného pomocí robotů KUKA. (Zdroj: KUKA)

Jaký stupeň automatizace je zapotřebí?

Robot KUKA umisťuje řídicí jednotky do vysokonapěťové a nízkonapěťové izolační kontrolní stanice – vždyť na konci výrobního procesu pulzuje střídavý proud „tepnami“ elektromobilu. Poté se do elektrických srdcí nahraje operační systém – řekněme, že se do nich vlije dech života. Jakmile jsou všechny testy pozitivní a veškerá voda je opět vypuštěna, jsou řídicí jednotky připraveny zahájit svůj život jako kardiostimulátory vozidel.

Operátoři v současné době dodávají na výrobní linku potřebné komponenty a na jejím konci pak odebírají hotové řídicí jednotky pro elektromobily. V dlouhodobém výhledu by však mohl být automatický i tento procesní krok. „Pomocí autonomního systému řízených vozidel bychom mohli již nyní nechávat vyzvednout různé elektronické komponenty z takzvaného supermarketu a odvážet je do stanic,“ říká Georg Dullinger. „Toto řešení je vysoce nastavitelné a přizpůsobitelné.“

Výrobní linku by bylo možné nastavit do různých fází, přičemž její části by mohli využívat i dodavatelé ve svých vlastních závodech. „S pomocí robotů KUKA můžeme nabídnout libovolný stupeň jejího rozšíření až po kompletní výrobu,“ říká Dullinger. „Jaký stupeň automatizace zavedeme, záleží zcela na našich zákaznících.“

Související články
Hygienický robot s minimálními nároky na údržbu

Společnost Kuka posiluje své portfolio o kompaktní robot s paralelním ramenem, a poskytuje tak vysoce výkonného pomocníka ve výrobě za dobrou cenu. Nový robot KR Delta s paralelním kinematickým systémem je vyroben z korozivzdorné oceli, a tím je odolný vůči změnám teploty a korozi. Jeho předností je využití při náročných aplikacích „pick and place“ v potravinářském průmyslu a při balení výrobků, ale také v elektronickém a farmaceutickém průmyslu.

Místo skalpelu lékaři používají virtuální nůž

Kovové nože a nástroje formovaly medicínu po tisíciletí. Zavedení radioterapie závislost na těchto prostředcích velmi snížilo, a to především při léčbě nádorů. Nicméně již před několika lety vnesl do tohoto oboru oživení nový typ skalpelu, který je unikátní tím, že nejde jen o nástroj fyzický, ale virtuální. Je známější jako CyberKnife R a představuje alternativu běžné radioterapie.

Operační systém budoucnosti – nová etapa v robotice

Intuitivní a rychlá automatizace pro všechny se stává skutečností. Společnost KUKA představuje operační systém budoucnosti iiQKA.OS, jenž vytvoří základnu celého ekosystému zpřístupněním obrovského výběru komponent, programů, aplikací, služeb a zařízení, které lze snadno instalovat, provozovat a využívat pro jeho zlepšení. Systém iiQKA Ecosystem, vycházející z iiQKA.OS, umožní nováčkům implementovat automatizaci bez specializovaného výcviku a navíc zlepší a zjednoduší proces pro odborníky.

Související články
Robotická buňka zrychluje výrobu nábytku

Ve společnosti Sedus Stoll řeší automatizaci při výrobě kancelářského nábytku pomocí robota KUKA, který zajišťuje spolehlivý přísun trubek pro zpracování v trubkovém laseru.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Nový robot pro klasickou i digitální výrobu

Společnost KUKA uvádí na trh novou řadu robotů KR Iontec, která je nástupcem úspěšné série robotů KR 60-3. Nové roboty splňují vysoké standardy flexibility v kategorii střední nosnosti a jsou navrženy pro provoz v klasické i digitální výrobě. Vynikají zejména rozšířeným pracovním rozsahem, což je řadí k nejlepším ve své třídě.

Automatizace masové výroby vs. 3D tisk

Automatizace ve velkých společnostech je již dlouho běžnou praxí. V posledních letech se však setkáváme s poptávkou po automatizaci i v případech malosériové výroby a u dodavatelů s kusovou výrobou. Mnohdy jde o produkty s vysokou přidanou hodnotou, ať už to jsou výrobky pro automobilový průmysl, nebo pro maloodběratele.

Automatizace v malých a velkých firmách

Automatizace přináší velké výzvy a příležitosti, ale má i svá úskalí. Jedním z nich je otázka návratnosti investic. Velké a globální společnosti mají v tomto ohledu vždy velkou výhodu oproti malým, lokálním firmám. I menší firmy však mají šanci uspět.

Automatizace výroby a kontrola kvality

Stejně jako rostou požadavky na přesnější a efektivnější výrobní procesy, rostou velmi výrazně i požadavky na kvalitu produktu. Kvalita produktu je sledována již od prvopočátku, kdy je za každý vstupní komponent zodpovědný výrobce a dodavatel.

Vzdělávání a rozvoj v provozech s automatizací

Moderní technologie s sebou přinášejí nejen vyšší stupeň automatizace, ale i velkou míru zodpovědnosti v oblasti obsluhy těchto technologií a obecně v oblasti spolupráce mezi lidskou obsluhou a strojem. I když jsou moderní technologie na vysoké automatizované úrovní a např. koboty se dnes vyrábějí s cílem až osmiletého bezúdržbového provozu, je velmi důležité mít na paměti, že i ta nejlepší technologie na světě stále vyžaduje lidský faktor. Další díl seriálu Fenomén automatizace pojednává o přístupu ke vzdělávání a rozvoji zaměstnanců.

Technologie stárnou stejně jako lidé

V minulém díle našeho seriálu Fenomén automatizace jsme uvedli, jak správně vybrat dodavatele automatizace. S úspěšným výběrem dodavatele přichází na řadu výzkum a vývoj technologie, která bude zajišťovat výrobu, montáž a všeobecně zisky. Takové technologie jsou poptávány s úmyslem sloužit celé roky, jen ve výjimečných případech se staví linky pro krátkodobé použití. Automatizace má pomoci s dlouhodobými plány na celé dekády, ovšem mnohdy s sebou nese velké náklady a trvá roky, než si na sebe začne vydělávat. A pak se často začne hlásit ke slovu potřebná modernizace či únava materiálu vyžadující investice a náklady jsou opět velkým strašákem. S výběrem dodavatele jde v ruku v ruce i výběr partnera na dlouhá léta.

Výběr správného partnera má zásadní význam

Při výběru dodavatele automatizace pro velký závod či malou dílnu je nutné nejprve důsledně definovat požadavky na očekávané aplikace, včetně základních parametrů řízení a případné škálovatelnosti do budoucna. Benefity automatizace jsou již z předchozích dílů seriálu Fenomén automatizace jasné – šetření nákladů, minimalizace lidské chyby, urychlení procesů a zvýšení jejich efektivity. Kolik času však zabere dostat se ke kýžené vizualizaci a implementaci plánu a vize? Úspěch není vždy jen o dodavateli a technologiích, důležité je také připravit klíčové lidi ve firmě na to, co je čeká, a dát jim prostředky pro pochopení představených plánů.

Automatizace není odpovědí na všechny otázky

Primárním cílem zavádění automatizace a robotizace je nejen zajistit více času, jak jsme si řekli v minulém díle, ale jejím účelem je také usnadnit lidstvu složité a zdraví škodlivé úkoly. Automatizace se nasazuje v oblastech stereotypní a nebezpečné práce. Motivací firem může být i škálovatelnost, maximalizace zisku a v neposlední řadě nižší počet lidských selhání. Tento díl našeho seriálu Fenomén automatizace se zamýšlí nad tím, proč, kde a jak automatizovat, a dalšími otázkami.

Velké výzvy pro malé společnosti

Automatizace je fenomén, který je výsledkem přirozené lidské touhy posouvat technologický pokrok kupředu ve snaze ulehčit si vlastní život. Byť je automatizace skloňována v mnoha odvětvích, je stále v počátcích svého vývoje. To, co určuje stupeň technologické evoluce, je náročnost člověka jako uživatele a zákazníka. Automatizovat se dá prakticky jakýkoli proces. Například i koupě chytrého telefonu je ve své podstatě automatizace určitého procesu. Chytrý telefon dokáže nahradit běžný telefon, diář, hudební přehrávač a mnoho dalších aplikací. To vše lze nosit v jedné malé krabičce, která se vejde do kapsy.

Automatizace je neskutečný fenomén

Když se na nás František Zimmermann poprvé obrátil jako věrný čtenář, myslela jsem, že jde jen o milou pochvalu a zpětnou vazbu, která vždy potěší a kterých si velmi vážíme. V naší vzájemné komunikaci však byla schovaná také nabídka na pomoc se zpracováním aktuálních témat z naší branže. Poté, co jsem pana Františka vyzpovídala, vyšlo najevo, že má opravdu bohaté zkušenosti nejen v oblasti vývoje, zavádění automatizace a robotizace, ale také s vedením týmů operátorů i vývojových pracovníků. V průběhu roku se s vámi, čtenáři, bude dělit o vlastní zkušenosti formou desetidílného seriálu o různých aspektech zavádění automatizace. Prosím, seznamte se s Františkem Zimmermannem.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit