Az akkumulátorcellák gyártásától az elektromos motorok telepítéséig

Az akkumulátorcellák önmagukban az elektromos járművek gyártása során keletkező hozzáadott érték mintegy 40 százalékát teszik ki. A lítiumion akkumulátorok gyártási kapacitása egyetlen kontinensen sem növekszik olyan dinamikusan, mint Európában.

Fokozódó összpontosítás Európára

A jelenlegi előrejelzések szerint a globális gyártás aránya a mai 6 százalékról 2030-ra akár 25 százalékra is emelkedhet. Az akkumulátorcellák gyártása nagymértékben automatizált. Ennek oka, hogy az akkumulátorcella -mint csúcstechnológiai termék-, előállítása inkább a mérnöki szempontból jó infrastruktúrától függ, mintsem az alacsony személyi költségektől. Ez még Európa magasan fejlett iparral bíró országaiban is egyre érdekesebbé teszi az ágazatot, ahol jelentős autógyárak, valamint gép- és rendszergyártók működnek, az egyes akkumulátorcellák gyártásától kezdve az akkumulátormodulok összeszereléséig.

Az akkumulátorgyártás kulcstényezői

Mivel az akkumulátorgyártás folyamata rendkívül érzékeny, az automatizálási komponensek esetében három tényezőt kell figyelembe venni: a „dry room” (száraz tér) környezetet, a „clean room” (tiszta tér) követelményeket és az esetleges zavaró részecskéket, például a fémes szennyeződéseket. A Festo katalógustermékei korlátozás nélkül használhatók a száraz térben. Ennek oka, hogy a kopásnak kitett alkatrészekben kizárólag vízmentes kenőanyagokat és GRP/CFRP erősítésű polimereket használnak. A Festo által használt mintegy 60 különböző kenőzsír egyike sem tartalmaz vizet, ezért ezek a kenőanyagok nem száradnak ki. A Festo több mint 80 termékcsaládjának hengerei, szelepei, megfogói és hajtásai, az összes handling-, vákuum- és sűrített levegős rendszer, érzékelők, szűrők, szabályozók és szerelvények ISO 7-es tisztatér-osztályú környezetben is használhatók. Legtöbbjük a 6. és 5. osztályban is alkalmazható, sőt néhány még a 4. osztályban is.

Az akkumulátorcellák gyártásában használt termékek az alkalmazástól függően nem bocsáthatnak ki zavaró részecskéket, például rezet, cinket vagy nikkelt. Ellenkező esetben fennáll a veszélye annak, hogy az akkumulátorok minősége romlik vagy használhatatlanná válnak. Ebből kifolyólag a Festo a réz, cink és nikkel felhasználását korlátozó kritériumokat határozott meg a termékfejlesztés során: az ezeket a fő összetevőket tartalmazó fémes anyagokat kizárják a felhasználásból.

Az akkumulátorcellák gáztalanítása és lezárása

A Festo handling rendszerei már réz-, cink- és nikkelmentes automatizálási termékekkel vannak felszerelve, ezáltal tökéletesen alkalmasak a gáztalanításhoz és a tömítéshez. Az akkumulátorcellagyártás ezen alapvető folyamatai közvetlenül az akkumulátorcellák elektromos feszültséggel történő kezdeti feltöltése után zajlanak, és magukban foglalják a cellák lándzsákkal történő átszúrását és az elektromos csatlakoztatás során keletkező formázó gáz elszívását. A Festo pneumatikus és elektromos hajtóműveket használ az akkumulátorcellák kezeléséhez és átszúrásához.

A Festo handling megoldásainak előnyei ezekben a folyamatokban a nagy sebesség és áteresztőképesség, valamint a megbízhatóság és az ismétlési pontosság. Például a Festo ELGT orsós hajtásain alapuló konzolos handling rendszer biztosítja a darabok dinamikus és megbízható be- és kirakodását a folyamatkamrákba/-ból. A Festo kompakt és olcsó, integrált kettős vezetéssel ellátott ELGT hajtóművei tökéletesen kombinálhatók 2D és 3D konzolos rendszerekbe.

Egészen az elektromos hajtásláncig

Az elektromos hajtáslánc alkatrészeinek hatékony gyártása döntő tényező az elektromobilitás gazdasági sikerében. Az elektromos motor az akkumulátorcsomaggal együtt képezi a lánc központi részét. Az akkumulátormodul és -csomag összeszerelésénél olyan tényezők játszanak döntő szerepet, mint a változó gyártási mennyiségek, az alkatrészgeometriák, valamint a munkavédelem és a folyamatos ellenőrzés a kockázatok minimalizálása érdekében. A hatékonyság növelésének kulcsa a megfelelő, technológián átívelő handling megoldások alkalmazása. A projekt korai szakaszában is kifizetődő szabványosítási stratégiával kombinálva, már kétdarabos vagy annál nagyobb sorozatoknál is kihasználhatók a méretgazdaságossági előnyök. A reprodukálható és átvihető folyamatparaméterek optimalizálják az üzembe helyezést. A csökkentett alkatrészválaszték garantálja a hatékony pótalkatrészellátást, és egyúttal redukálja a kritikus, a folyamat szempontjából fontos alkatrészek által okozott leállások számát.

A Festo hajtás- és érzékelőtechnológiája biztosítja, hogy az egyes folyamatlépések elérjék a szükséges magasfokú automatizáltságot. Az elektromos és pneumatikus komponenseket vegyesen tartalmazó handling megoldások a két technológia együttes előnyeit kínálják, és biztosítják az akkumulátorcellák stabil, megbízható és pontos megfogását, valamint szállítását. Az akkumulátormodulok handling rendszere a DSBC pneumatikus hengerrel és a beépített SDAT helyzetjeladóval, az FENG vezetőegységgel és a DACS biztonsági fékkel, valamint az EMMT szervomotorral kombinált ELCC elektromos konzolos tengellyel számos pozitív tulajdonságot kínál: az inline folyamatszabályozás mellett ezek közé tartozik a korai hibafelismerés és -követés, a motor és a tengely optimális összehangolása a meghatározott folyamathoz, valamint az alacsony energiaigény.

Integrált biztonsági koncepció

A megfelelő automatizálási technológia jelentősen hozzájárul a funkcionális biztonsághoz és a rendszer nagyobb rendelkezésre állásához az akkumulátormodulok összeszerelése során: a pneumatikus fordító hajtóművek aktívan rögzítik a cellákat. Az érzékelők egyszerűen paraméterezhetők és konfigurálhatók IO-Link® interfészen keresztül. A mozgással párhuzamosan optoelektromos érzékelőtechnika érzékeli a cella mechanikai beállítását. A polaritást elektromosan mérik, amennyiben a feszültség nem megfelelő, a cellát eltávolítják. Az ellenőrzött cellákat ezután behelyezik és pontosan pozícionálják a modulházban.

Minden, a biztonság szempontjából fontos funkcionális csoport és alkatrész redundáns kialakítású. Ebben a folyamatban intelligens komponenseket használnak az adatgeneráláshoz, -gyűjtéshez és -feldolgozáshoz, hogy átlátható gyártási koncepciókat hozzanak létre. Egy statisztikai folyamatadat-felügyeleti rendszer kiértékeli az adatokat, és többek között megmutatja, hogy mikor kell megfogót cserélni. Az állapotfigyelés így elkerüli a leállásokat és optimalizálja a karbantartási eljárásokat.

Decentralizált intelligencia, beleértve a CODESYS SoftMotiont is

A decentralizált vezérlési koncepciónak akkor van értelme, ha önálló megoldásokat tartalmaz a lehető legmagasabb üzemi és gépi rendelkezésre állás (OEE) elérése érdekében. Mindez egymást követő, állandó telepítésű vonalkoncepciók helyett független állomásokat eredményez. A CPX-E-CEC vezérlő- és automatizálási rendszer Motion Control (CODESYS V3) új lehetőségeket nyit meg azáltal, hogy a fő vezérlő munkájának egy részét elvégzi. Ennek köszönhetően erőforrások szabadulnak fel, amelyeket például adatelemzésre lehet felhasználni. Ez az architektúra termelési hálózatot hoz létre a teljes adatgyűjtéshez és az alkatrészek nyomon követéséhez. A digitális iker képezi az alapot a szimulációs célokra.

Automatizálás és képzés egyetlen forrásból

Az akkumulátor- és elektromos járműgyártásban világszerte kulcsfontosságú, hogy az alkalmazottak megfelelő képzésben részesüljenek. Nagyszámú munkavállalók gyors továbbképzéséhez, a megfelelő képzettség és tudás eléréséhez a Festo Didactic iparágspecifikus tanulási koncepciókat kínál a Festo LX tanulási platformhoz való hozzáféréstől, az önképzés lehetőségétől kezdve az oktatóüzemek gyakorlati képzéséig, a tudás gyárban történő átadásával.