Odpowiednie połączenia śrubowe dla pojazdów elektrycznych
Adobe Stock_ThitipornElektromobilność stawia coraz większe wymagania technologii skręcania. Dotychczas stosowane materiały i rozwiązania wymagają ponownego przemyślenia, aby mogły sprostać rosnącym oczekiwaniom branży.
Nowoczesne technologie łączenia oraz połączeń gwintowanych muszą dostosować się do specyfiki pojazdów elektrycznych. Wysokonapięciowe akumulatory wymagają zaawansowanych systemów zabezpieczeń, a rosnąca popularność masywnych samochodów typu SUV – z ważącymi więcej kilogramów akumulatorami – dodatkowo obciąża elementy łączące.
W przypadku samochodów z silnikami spalinowymi montaż:
- głównych części silnika,
- skrzyni biegów
- i elementów układu napędowego
odbywa się w pełni automatycznie za pomocą wielowrzecionowych głowic dokręcających.
– W takich systemach łatwo jest zapewnić bezpieczne procesy – wyjaśnia Michael Loosen, product manager w firmie Desoutter, która specjalizuje się w produkcji narzędzi oraz wdrażaniu elektrycznych rozwiązań montażowych.
W pojazdach elektrycznych montaż koncentruje się natomiast przede wszystkim na:
- akumulatorach,
- szynach prądowych,
- połączeniach elektrycznych, które są klasyfikowane jako krytyczne.
Wyższe obciążenia termiczne po łączeń gwintowanych Matthias Jokisch, general manager firmy Conti Fasteners, zwraca uwagę, że zmiany temperatur i naprężeń, które występują podczas eksploatacji i ładowania pojazdów elektrycznych, powodują dynamiczne obciążenia połączeń gwintowych. Dodatkowe obciążenia mogą prowadzić do zmniejszenia siły wstępnego naprężenia, a w skrajnych przypadkach – nawet do poluzowania połączeń.
Powstałe luzy mogą negatywnie wpłynąć na wydajność komponentów elektrycznych, a w najgorszym przypadku doprowadzić do awarii pojazdu. Aby sprostać tym wyzwaniom, firma Conti Fasteners opracowała specjalne wkręty samogwintujące, które opierają się na technologii Taptite.
Wybór elementów złącznych i ich właściwy montaż
Według Jokischa wkręty te są wyjątkowo bezpieczne i pozwalają uzyskać wyższe siły wstępnego naprężenia: – Oprócz właściwego doboru elementów złącznych z odpowiednią ochroną antykorozyjną, dostosowaną do warunków eksploatacji, kluczowe znaczenie ma również odpowiednie zaprojektowanie połączenia i prawidłowy montaż łącznika, co zapewnia bezpieczeństwo.
Z kolei Franziska Zachmann, product management joining technologies w Bosch Rexroth, podkreśla, że montaż systemów akumulatorowych wymaga długiego czasu procesowego: – Nie wystarczy krótkie przeszkolenie pracowników. Konieczne jest prowadzenie ich krok po kroku.
W tym celu można wykorzystać tzw. systemy wspomagania operatora i dodatkowo wdrożyć systemy rozpoznawania pozycji.
Ręczny montaż w produkcji pojazdów elektrycznych
Według Zachmann przy wprowadzaniu produkcji pojazdów elektrycznych, aby uniknąć kosztów, które wiążą się z w pełni zautomatyzowanymi liniami, firmy często decydują się na ręczne czynności montażowe. Rozwiązanie to wymaga jednak wyższych standardów w zakresie bezpieczeństwa procesów. To, że ręczne etapy montażu nadal będą odgrywać znaczącą rolę w produkcji krytycznych komponentów, przewiduje Michael Loosen:
– Elementy te są bardzo złożone. Często mamy do czynienia z kilkuset połączeniami elektrycznymi, które muszą być montowane ręcznie w określonej kolejności. Widzimy tu konieczność nie tylko określenia sekwencji montażu, ale także jej pełnego nadzorowania – przy czym kluczowe jest, aby nie przeszkadzać pracownikowi w wykonywaniu jego zadań ani nie spowalniać procesu.
Symulacje i systemy prowadzenia operatora zapewniają bezpieczeństwo
W procesie projektowania i montażu połączeń śrubowych coraz większą rolę odgrywają symulacje komputerowe i testy. Choć technologia ta jest w fazie rozwoju, przeprowadza się już próby aplikacyjne na komponentach dostosowanych do potrzeb klientów. Według Jokischa wyniki tych testów są uwzględniane w procesie montażu. Andreas Grebien, ekspert firmy Stöger Automation specjalizującej się w automatycznych i ręcznych wkrętarkach, dostrzega ogromny potencjał w takich technologiach, jak sztuczna inteligencja, uczenie maszynowe oraz rozwiązania z zakresu rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
– Technologie te mogą służyć do identyfikowania wzorców montażowych i sugerowania działań prewencyjnych w zakresie konserwacji. Dodatkowo zautomatyzowane systemy kontroli jakości, które wykorzystują przetwarzanie obrazu, mogą w czasie rzeczywistym monitorować połączenia śrubowe i korygować ewentualne odchylenia – wyjaśnia Grebien.
Procesy automatyzacji nadrabiają zaległości
Automatyzacja procesów montażowych rozwija się dynamicznie, szczególnie w obszarze podawania elementów. Kiedy urządzenia automatycznie dostarczają poszczególne elementy, znacząco skracają czas potrzebny na dokręcanie. Mogą bowiem podawać kolejny element już w trakcie trwającego procesu skręcania.
– Automatyzacja procesów skręcania i łączenia za pomocą wrzecion z automatycznym podawaniem ma na celu realizowanie zadań montażowych szybko, ekonomicznie oraz niezawodnie – wyjaśnia Michael Steidl, director product management w Weber Group.
W przypadku połączeń elementów, które pracują pod napięciem stałym 60–1000 V, firma stosuje w systemach z automatycznym podawaniem izolowane bity i izolowane zestawy zapadkowe. Do izolacji komponentów są używane materiały ceramiczne oraz tworzywa sztuczne. Koncepcja wrzecion uwzględnia także odpowiednie odstępy izolacyjne i drogi pełzania, a dodatkowo zapobiega powstawaniu zanieczyszczeń metalicznych, co pozwala zachować wysoką czystość techniczną.
Artykuł powstał na podstawie informacji od Alexandra Starka. Został opublikowany wcześniej w czasopiśmie oraz na portalu Automobile Industry.
