Automatizálás

„Üzemanyag” az elektromobilitáshoz

Valamennyi, tisztán elektromos jármű esetében az értékalkotás akár 30 százalékát is az akkumulátorok adhatják. Ebből egyenesen következik az igény, hogy alkalmas megoldást kell kifejleszteni az autóakkumulátorok tömeggyártására. 

hirdetés

A Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württenberg (ZSW) egy napenergia- és hidrogénkutató központ a németországi Ulmban. Az intézményben olyan rendszerek fejlesztésén dolgoznak, amelyek lehetővé teszik, hogy a német autóipar az elektromos járművekben használt akkumulátorok gyártása terén is az élen járjon. Fontos partnerük ebben a Festo, főként elektromos automatizálástechnikája révén.

Az elektromos járművekben történő használatra szánt és az áram helyhez kötött tárolására használt lítiumion akkumulátorok gyártása két szakaszból áll. Az egyik az akkumulátorcellák gyártása, a másik az egyes cellák akkumulátor-rendszerekké történő összekapcsolása. A cellák előállítása különösen szigorú követelményeket támaszt a gyártástechnológiával szemben, mivel ebben a szakaszban dől el a hatásfok és az élettartam, és ezzel a költségek is. 

Alkalmasság száraz terekhez

Annak érdekében, hogy elkerüljék például a szennyeződéseket és az olyan nemkívánatos kémiai reakciókat, mint például idegen fémek lerakódása vagy a nedvességgel való érintkezés, az akkumulátorokat száraz térben kell gyártani. A réz, a nikkel és az ón okozta szennyeződések a töltési, illetve kisütési folyamatokban az akkumulátorcellák tönkremenetelét okozhatják. A cellagyártás folyamatában eddig többnyire olyan drága konstrukciók vagy megoldások kaptak szerepet, amelyeket eredetileg tiszta terekben való alkalmazásra terveztek.

A Thyssen-Krupp System Engineering formázóberendezése: itt „kelnek életre” az akkumulátorok (Fotó: ZSW/Duckek)
A Thyssen-Krupp System Engineering formázóberendezése: itt „kelnek életre” az akkumulátorok (fotó: ZSW/Duckek)

Az olyan automatizálástechnika esetében, amelyet nem száraz terekben uralkodó körülményekhez terveztek, öregedési jelenségek léphetnek fel, vagy az automatizálástechnikai alkatrészek, esetleg a teljes gép idő előtt elromolhat. A Festo és a Thyssen-Krupp System Engineering szakemberei elvégeztek egy vizsgálatsorozatot, hogy új tapasztalatokat nyerjenek az alkatrészek és a gyártórendszerek rendkívül alacsony nedvességtartalmú környezetben történő használatára vonatkozóan. Az eredmények szerint a standardizált, nagy értékű és egyúttal kedvező költségű automatizálási rendszerek megbízható alternatívát jelentenek a költségesebb, tiszta térben történő alkalmazáshoz való alkatrészekhez képest.

Kipróbált automatizálástechnika

A két vállalat fejlesztői három hónapot töltöttek annak vizsgálatával, hogy az automatizálástechnikában használatos pneumatikus és elektromos hajtóelemek, mint például a hengerek és az elektromos pozicionáló egységek, mennyire alkalmasak a száraz tér körülményeihez. A standard és a kissé módosított standard termékek teljes élettartamát tesztelték, gyorsított ütemben.

Az EMMS–ST léptetőmotorok nyitják és zárják a formázóberendezés rekeszeit (Fotó: Festo)
Az EMMS–ST léptetőmotorok nyitják és zárják a formázóberendezés rekeszeit (fotók: Festo)

A mérnökök ezenkívül azt is vizsgálták, hogyan lehet a standard alkatrészek célzott módosításával a kis nedvességtartalmú levegőben jelentkező kopást és öregedést semlegesíteni. Az így nyert ismereteket a Festo felhasználta a száraz terekhez alkalmas automatizálási megoldásokban, partnere, a Thyssen-Krupp System Engineering pedig a gépek és berendezések konstrukcióját állította a középpontba.

Teljesen automatizált formázórendszer

A Thyssen-Krupp System Engineering egy teljesen automatizált formázóberendezése már most is működik a ZSW-nél Ulmban. Az akkumulátorok ebben a berendezésben „kelnek életre”. Órákon keresztül, több napig folyik az első feltöltés a formálórekeszekben. A berendezés tartalmazza a Festo által erre az alkalmazásra jóváhagyott EMMS–ST léptetőmotorokat, a CMMO–ST vezérlőket, a DNCE elektromos hengereket és a NEBM és NEBU kábeleket. Ezeket az alkatrészeket a Thyssen-Krupp-pal együttműködésben választották ki és helyezték üzembe.

A DNCE elektromos henger az akkumulátorokat adagoló rendszert emeli
A DNCE elektromos henger az akkumulátorokat adagoló rendszert emeli

A léptetőmotorok nyitják és zárják a formázóberendezés rekeszeit. Az EMMS–ST léptetőmotor-sorozat a hosszú élettartamot és a teljes pozicionálási funkcionalitást kedvező árral ötvözi. A nagy nyomatékú, kétfázisú hibrid léptetőmotor IP-védettsége magas fokú, ipari alkalmazásra való csatlakozórendszerrel készül. Beépítve tartalmazza a biztonságos nyomatéklekapcsolás (STO, safe torque off) biztonsági funkciót és a Performance Level (PL) d elvárt biztonsági szintet.

Gyors üzembe helyezés

A léptetőmotorok szabályozott szervovezérlője, a CMMO–ST vezérlővel kombinációban, egyszerűen és gyorsan kiválasztható, egyetlen rendelési kóddal. A konfiguráláshoz és a diagnosztikához rendelkezésre áll a beépített HTML-webszerver. Az adott hajtómű-kombináció webkonfigurátorral történő gyors üzembe helyezését paraméterfelhő támogatja.

A hajtóműcsomag gyors üzembe helyezése CMMO–ST vezérlővel a vezérlőszekrényben
A hajtóműcsomag gyors üzembe helyezése CMMO–ST vezérlővel a vezérlőszekrényben

A DNCE elektromos henger kiváló, ha követelmény a szabadon programozható pozíciók megvalósítása, a rángatásmentes viselkedés, a lágy gyorsítás vagy az alkalmazásspecifikus pályaprofil. Az előbbiekben említett formázóberendezésben ez az akkumulátorokat adagoló rendszert emeli. A DNCE pneumatikus „testvére”, a DNC robusztus és megbízható mechanikus rendszeren alapul.

A ZSW mint kompetenciaplatform
Az ulmi ZSW berendezése lehetővé teszi a sorozatgyártást, percenként egy cella sebességgel, reprodukálható, kiváló minőséggel. A gyártóberendezések moduláris felépítése a teljes értékalkotási lánc mentén biztosítja a vállalkozások és a kutatóintézetek számára a lehetőséget, hogy új eljárásokat és rendszerelemeket próbáljanak ki megbízható vizsgálati körülmények között. A ZSW kutatási platformja mindent átfog, amire csak az autókban alkalmazható akkumulátorok sorozatgyártásához szükség lehet, így például a hőmérséklet-szabályozással ellátott 60 literes keverőberendezést az elektródapaszta előállításához, egy kétemeletes elektródabevonó berendezést mindkét oldal bevonásához 500 mm szélességben és egy precíziós kalandert az elektródák tömörítéséhez.

 ZSW Ulm: vezető szerep az elektromobilitás kutatásában (Fotó: ZSW/Duckek)

 

A Thyssen-Krupp System Engineering formázóberendezése: itt „kelnek életre” az akkumulátorok (Fotó: ZSW/Duckek)

 

Az EMMS–ST léptetőmotorok nyitják és zárják a formázóberendezés rekeszeit (Fotó: Festo)

 

A hajtóműcsomag gyors üzembe helyezése CMMO–ST vezérlővel a vezérlőszekrényben

 

A DNCE elektromos henger az akkumulátorokat adagoló rendszert emeli

(forrás: Festo/GyártásTrend)
hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[165734] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés