Innowacyjne rozwiązania procesowe dla produkcji pojazdów elektrycznych

Poznaj wyzwania, z jakimi mierzy się branża produkcji NEV oraz zmniejsz ryzyko w swoich procesach produkcji pojazdów elektrycznych (złączy, montażu akumulatorów, kontroli procesów...).

Dynamiczne przechodzenie na transport elektryczny stymuluje popyt na innowacyjne rozwiązania wspomagające krytyczne operacje na liniach specjalnych i mieszanych podczas procesu produkcji pojazdów elektrycznych. Udziałowcy chętniej spoglądają w kierunku nowych technologii produkcyjnych i są gotowi poczynić znaczne inwestycje, aby zoptymalizować produkcję i zapewnić wyższą jakość oraz bezpieczeństwo poprzez zwiększenie identyfikowalności. W tym artykule omówiono zagrożenia i możliwości oraz przedstawiono specjalistyczne rozwiązania i porady.

Zmniejszanie ryzyka i optymalizacja działań w procesie produkcji pojazdów elektrycznych

Wyzwania w produkcji NEV  Rozwiązania montażowe  Przyszłość

Popyt konsumencki na pojazdy elektryczne dynamicznie rośnie dzięki zwiększającej się świadomości na temat zmian klimatu i szybującym cenom paliw kopalnych. W konsekwencji firmy z branży motoryzacyjnej skupiły się na rozwoju  pojazdów wykorzystujących nowe źródła energii (NEV).

Na konferencji w sprawie zmian klimatu zorganizowanej przez ONZ (COP26) sektor motoryzacyjny zobowiązał się zakończyć produkowanie pojazdów z silnikiem spalinowym na całym świecie do 2035 roku. Aby udało się dotrzymać tego zobowiązania, należy radykalnie przyspieszyć rozwój i produkcję przystępnych cenowo pojazdów hybrydowych i w pełni elektrycznych.

Aby produkować NEV na masową skalę należy pokonać nowe wyzwania. Na przykład pojazdy zasilane akumulatorami stwarzają nowe rodzaje ryzyka, do których przezwyciężenia potrzebne są nowe umiejętności. Zaliczają się do nich narażenie na prąd o wysokim napięciu, jak również ryzyko powstania zwarć i przegrzań lub pożarów w przypadku błędów z dopasowaniem akumulatorów.

Przyspiesz swoje przejście na transport elektryczny!

Zatem do rozpoczęcia produkcji na masową skalę potrzebne są nowe procesy montażu, które zapewnią pracownikom bezpieczeństwo i zagwarantują jakość produktu końcowego. Te nowe rozwiązania wprowadzą: 

1. Nowe zastosowania dokręcania w różnych środowiskach. 
2. Wyższe poziomy automatyzacji i wymagania w zakresie identyfikowalności. 
3. Elastyczność w zakresie maksymalizacji produkcji na linię. 
4. Maksymalizację produktywności linii ze względu na wysoki popyt i konieczność poniesienia dużych nakładów inwestycyjnych. 
5. A co najważniejsze, wyższe normy bezpieczeństwa dla operatorów podczas montażu komponentów mających kontakt z prądem pod wysokim napięciem. 

1. Wyzwania w produkcji NEV

NEV są zasilane całościowo, lub częściowo, przez silnik elektryczny czerpiący energię ze stosunkowo dużego akumulatora, który ze względu na wymaganą pojemność działa pod napięciem kilkuset woltów. Akumulatory zawierają setki ogniw. Każde ogniwo ma minimalny stan naładowania i napięcie o wartości przynajmniej 3,7 V. W związku z tym pracownicy mogą mieć kontakt z częściami pod niebezpiecznie wysokim napięciem. Wypadek w takich warunkach może zagrażać życiu w zależności od napięcia i natężenia prądu oraz czasu ekspozycji. Nawet niewielkie porażenie prądem elektrycznym może spowodować uraz, taki jak niekontrolowany skurcz mięśnia, który może doprowadzić do poważnego wypadku.

Kolejnym potencjalnym zagrożeniem jest łuk elektryczny. Jeśli odległość między dwoma potencjałami elektrycznymi jest zbyt duża, może dojść do niezamierzonego przeskoku iskry, w wyniku którego temperatura podnosi się do kilku tysięcy stopni Celsjusza, co grozi poważnym poparzeniem. Typowym źródłem łuku elektrycznego są luźne styki w źle zmontowanych elementach. Zatem prawidłowy montaż ma krytyczne znaczenie dla minimalizacji ryzyka.

 Ponadto w wyniku wypadku związanego z montażem pojazdu elektrycznego ucierpieć mogą nie tylko pracownicy. Błędy montażu mogą prowadzić do późniejszych awarii, które mogą zagrażać użytkownikom, innym osobom przebywającym na drodze oraz pieszym. W tym względzie procesy spawania, wykrawania i klejenia są równie ważne, jak skręcanie. Zatem ze względów bezpieczeństwa konieczne jest nie tylko utrzymanie wymaganych parametrów momentu obrotowego i kąta obrotu, ale również zapewnienie pełnej dokumentacji i identyfikowalności procesu montażu.

2. Rozwiązania montażowe

Specjaliści od montażu, tacy jak eksperci Desoutter opracowali szeroki asortyment rozwiązań przewodowych i Wi-Fi mających na celu zapewnienie bezpieczeństwa, efektywności, elastyczności i identyfikowalności procesów montażu NEV. Na przykład, kilka serii przetwornikowych narzędzi do skręcania wyposażono w czujniki wykrywania momentu obrotowego i kąta, które zapewniają, że każde połączenie ma odpowiednie parametry skręcenia.

Narzędzia takie mają izolowane złącza i mogą być wyposażone w osłony minimalizujące ryzyko kontaktu z niebezpiecznym napięciem, co czyni je idealnym wyborem do łączenia magistral zasilających. Te środki ochrony osobistej dla pracowników zostały przetestowane i zatwierdzone przez Dekra zgodnie z normami IEC 60900:2018, IEC 60664-1 i EN 60745-1.

Skręcanie sekwencyjne w celu całkowitej kontroli nad jakością można osiągnąć przy użyciu platform pomocniczych dla pracowników:

Oprogramowanie do kontroli procesów, które prowadzi operatora przez kolejne etapy procesu skręcania. Jednym z zastosowań w branży NEV jest zabezpieczenie pokrywy akumulatora, przy którym konieczne jest synchroniczne dokręcenie śrub, aby zapewnić nieprzepuszczające wody połączenie dolnej obudowy z osłoną.

Systemy wspomagające pracownika, które wykorzystują połączenie laserowego wskaźnika z technologią przechwytywania ruchu, są wprowadzane w celu wdrożenia zasad Poka Yoke oraz pozbycia się błędów w procesach skręcania. Systemy takie całkowicie eliminują błąd ludzki, dając pewność, że żadna śruba nie zostanie przeoczona oraz że zawsze zostanie zastosowany właściwy moment obrotowy. 

Rozwiązania wielowrzecionoweumożliwiają synchroniczny montaż z zastosowaniem określonego momentu obrotowego: pozwala to na przykład na montaż akumulatorów z odpowiednią siłą docisku, co zapobiega wypaczaniu komponentów. Rozwiązania wielowrzecionowe znacznie skracają czas trwania cykli, zwłaszcza gdy są używane w połączeniu z automatycznym podajnikiem śrub. 

Wymianę danych dotyczących skręcania z systemem kontroli wyższego rzędu można zapewnić przy użyciu inteligentnego koncentratora w połączeniu z narzędziami bezprzewodowymi. Na przykład, kiedy system kontroli przesyła do narzędzia właściwe parametry dla następnej operacji dociskania, to następnie otrzymuje informację zwrotną z wynikiem operacji i dokumentacją zapewniającą identyfikowalność. 

Wydajność, jakość i inne parametry montażu NEV można stale monitorować przy użyciu pulpitów do analizy danych. Istnieje także opcja wysyłania powiadomień w czasie rzeczywistym do smartfonów. Szczegółowe analizy danych i KPI dotyczące wydajności, jakości oraz dostępności w czasie rzeczywistym ułatwiają identyfikację trendów produkcyjnych, co umożliwia ciągłe optymalizowanie efektywności. 

Analizy dużych ilości danych także mogą wspierać pełną identyfikowalność. Kiedyś dane identyfikacyjne były przechowywane osobno i trudno było je przeszukiwać. Nowe rozwiązania z dziedziny przetwarzania dużych ilości danych mogą zbierać i analizować dane na każdym poziomie produkcji oraz z każdego urządzenia lub systemu, niezależnie od producenta. Automatyczne raporty dają producentom i dostawcom dostęp do skomplikowanych zbiorów danych w dowolnym czasie oraz pozwalają uzyskać informacje dotyczące praktycznie każdego aspektu jakości i produkcji: 

• % części nok na stację 
• średni czas na część na stację 
• % błędów montażu na stację 
• ostrzeżenia dotyczące kontroli procesów 
• ostrzeżenia o wyczerpaniu się akumulatora narzędzia 
• ostrzeżenia o brakujących częściach

Te bezcenne informacje nie tylko pozwalają znaleźć obszary do ciągłego doskonalenia efektywności linii produkcyjnych i redukcji kosztów, ale również znacząco zmniejszają prawdopodobieństwo wystąpienia kosztownego i szkodliwego wycofania produktu z rynku.

3.  Przyszłość

Desoutter chce brać udział w procesie tworzenia lepszego jutra. Zrównoważony rozwój będzie najważniejszym motorem napędowym dla branży motoryzacyjnej i jesteśmy zdecydowani opracowywać elastyczne rozwiązania automatyzacyjne do montażu pojazdów elektrycznych, które pozwolą na bezbłędne wykonywanie pracy oraz umożliwią zaawansowaną kontrolę procesów przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiego poziomu bezpieczeństwa pracowników i pełnej identyfikowalności.