Inovativní procesní řešení pro výrobu elektromobilů

Poznejte výzvy výroby NEV (New Energy Vehicle; vozidlo s alternativním pohonem) a snižte rizika ve svém výrobním procesu elektromobilů – ať už se jedná o adaptéry, montáž baterií, nebo procesní řízení...).

Rychlý přechod k elektromobilitě zvyšuje poptávku po inovativních řešeních, která při výrobě elektromobilů zajišťují klíčové úkoly na specializovaných i smíšených montážních linkách. Výrobní partneři jsou otevřenější novým přístupům a ochotni investovat do optimalizace výroby v rané fázi, aby zajistili vyšší kvalitu, bezpečnost a lepší sledovatelnost výroby. Tento článek rozebírá rizika i příležitosti a přináší odborná řešení a doporučení.

Snižování rizik a optimalizace výroby elektromobilů

Výzvy při výrobě NEV  Montážní řešení  Cesta kupředu

Poptávka spotřebitelů po elektromobilech roste raketovým tempem, a to díky rostoucímu povědomí o změně klimatu a zvyšujícím se cenám fosilních paliv. V důsledku toho se automobilový průmysl přeorientoval právě na vývoj  vozidel NEV .

Na Konferenci OSN o změně klimatu (COP26) se automobilový sektor zavázal ukončit výrobu vozidel se spalovacími motory na celosvětové úrovni do roku 2035. Aby tohoto cíle bylo možné dosáhnout, je nutné výrazně urychlit vývoj a výrobu cenově dostupných  hybridních a ryze elektrických vozidel .

Sériová výroba NEV přináší nové výzvy. Například bateriová vozidla s sebou nesou určitá rizika, jejichž zvládnutí si žádá nové dovednosti. Patří mezi ně expozice vysokému napětí, stejně jako riziko zkratů, přehřátí nebo vznícení v případě nesprávného upevnění baterie. 

Urychlete svůj přechod na e-mobilitu!

Jsou tedy zapotřebí nové montážní procesy, které umožní sériovou výrobu, zároveň zajistí  bezpečnost pracovníků  a garantují kvalitu finálního produktu. Tato nová řešení přinesou: 

1. Nové aplikace utahování přizpůsobené různým pracovním prostředím. 
2. Vyšší úroveň automatizace a požadavky na sledovatelnost výroby. 
3. Flexibilitu pro maximalizaci výroby  na každé výrobní lince. 
4. Produktivitu, aby bylo možné dosáhnout maximálního výstupu na linku, jelikož poptávka je vysoká a další investice nákladné. 
5. A v neposlední řadě vyšší bezpečnostní standardy pro obsluhu při montáži součástí s vysokonapěťovým kontaktem. 

1. Výzvy při výrobě NEV

EV zcela nebo zčásti pohání elektromotor, který se opírá o poměrně velkou baterii, jež kvůli požadovanému výkonu pracuje s napětím několika set voltů. Akumulátory se skládají z několika set článků. Každý článek se dodává s minimálním stavem nabití, který odpovídá alespoň 3,7 V. V důsledku toho mohou pracovníci přijít do styku s živými částmi a nebezpečným napětím. Úraz elektrickým proudem může být životu nebezpečný. Vše závisí na napětí, intenzitě proudu a době trvání expozice. I menší úraz elektrickým proudem může způsobit poškození, například nekontrolovatelnou svalovou křeč, která může nakonec vyústit v závažný úraz.

Dalším potenciálním rizikem je elektrický oblouk. Pokud je vzdálenost mezi dvěma elektrickými potenciály příliš velká, může dojít k nechtěnému přeskoku napětí, který někdy generuje teploty dosahující několika tisíc stupňů Celsia, což může vést k vážným popáleninám. Častým zdrojem obloukového výboje jsou volné kontakty v nesprávně namontovaných komponentech. Správná montáž je proto klíčová, pokud chceme toto riziko potlačit na minimum.

 Následky chyb při montáži elektromobilů nemusí nést navíc pouze pracovníci. Montážní chyby  mohou vést k poruchám v pozdějších fázích, které mohou ohrozit nejen pasažéry vozidla, ale i ostatní účastníky silničního provozu či chodce. Stejně důležité jako správně utahovat je i precizně svařovat, nýtovat či lepit. Nestačí tedy pouze bezpečně dodržet požadované parametry, jako je krouticí moment a úhel otočení – celý montážní proces musí být současně důkladně zdokumentovaný a sledovatelný.

2. Montážní řešení

Odborníci na montáž, jako jsou specialisté společnosti Desoutter, vyvinuli širokou škálu  kabelových i bezdrátových montážních řešení, která se starají o to, aby montáž NEV byla bezpečná, efektivní, flexibilní a sledovatelná. Například několik  řad utahovacích nástrojů se snímačem opatřili snímači krouticího momentu a úhlu, které se postarají o utažení spojů podle správných parametrů.

Tyto nástroje vývojáři opatřili izolačními adaptéry a mohou se doplnit o ochranné kryty, které minimalizují riziko nebezpečných dotykových napětí. Díky tomu jsou ideální pro připojení silových sběrnic. Tyto produkty určené k ochraně pracovníků vyzkoušela a schválila společnost Dekra  podle norem IEC 60900:2018, IEC 60664-1 a EN 60745-1.

Sekvenční utahování, které zajišťuje úplnou kontrolu kvality, lze realizovat pomocí asistenčních systémů pro operátory:

Software pro řízení procesů, který operátora provádí jednotlivými fázemi utahovacího procesu. Jednou z aplikací v oblasti NEV je upevnění krytu akumulátoru, které vyžaduje synchronizované šroubování. Tím se zajišťuje vodotěsné spojení mezi krytem a spodním pláštěm.

Zavádějí se asistenční systémy pro operátory , které kombinují laserové navádění a technologii snímání pohybu s cílem podpořit principy poka yoke a eliminovat z utahovacích procesů chyby. Uvedené systémy zcela eliminují lidské chyby. Nezapomene se tak upevnit žádný šroub a vždy se aplikuje správný krouticí moment. 

Multivřetenová řešení umožňují synchronizovanou montáž s přesně definovaným utahovacím momentem – například při upevňování modulů v akumulátorech, kde je nutná dostatečná upínací síla k eliminaci pohybů a zajištění, aby se sestavené komponenty nedeformovaly. Multivřetenová řešení výrazně zkracují výrobní cykly, zejména pokud se kombinují s automatickým podavačem šroubů. 

Výměnu dat z utahování s nadřazeným řídicím systémem lze zajistit pomocí  chytrého hubu  v kombinaci s bezdrátovým nářadím. Například když řídicí systém odešle do nářadí správné parametry pro nadcházející utahovací operaci, zpětně obdrží výsledky utahování pro účely sledovatelnosti a dokumentace. 

Výkon, kvalita a další parametry montáže NEV lze průběžně monitorovat prostřednictvím  datových analytických dashboardů. Máte i možnost nechat si zasílat upozornění v reálném čase na telefony. Podrobné datové analýzy s klíčovými ukazateli výkonu (KPI) v reálném čase umožňují rychle identifikovat výrobní trendy a průběžně zlepšovat efektivitu. 

Plnou sledovatelnost výroby podporuje i analýza velkých dat . V minulosti se data týkající se sledovatelnosti ukládala odděleně a analyzovat je bylo obtížné. Nová řešení pro „velká data“ umožňují shromažďovat a analyzovat data na všech úrovních výroby a z jakéhokoli zařízení či systému (bez ohledu na výrobce). Automatizované reporty přinášejí výrobcům a dodavatelům nepřetržitý přístup ke komplexním datasetům, který jim umožňuje získávat cenné poznatky o téměř každém aspektu kvality a výroby, včetně: 

• % NOK dílů na stanici 
• průměrného času na díl / stanici 
• % montážních chyb / stanice 
• upozornění z procesního řízení 
• upozornění na vybitou baterii nářadí 
• upozornění na chybějící díly

Tyto neocenitelné poznatky nejen identifikují oblasti pro neustálé zlepšování efektivity výroby a snižování nákladů, ale zároveň výrazně snižují pravděpodobnost nákladného a škodlivého stahování výrobků z trhu.

3.  Cesta kupředu

Ve společnosti Desoutter jsme odhodláni být součástí řešení pro lepší zítřek. Udržitelnost bude pro automobilový průmysl i nadále klíčovou hybnou silou a my jsme odhodláni vyvíjet flexibilní automatizační řešení pro montáž elektromobilů, která podporují bezvadnou práci a pokročilé řízení procesů spolu s vysokou úrovní bezpečnosti pracovníků a úplnou sledovatelností.