Zváranie a lakovanie v automobilovom priemysle, Prehľadové články, Rubriky,

Robotické zváranie

Automobilový priemysel je prakticky neustále v popredí prijímania robotickej technológie, pričom zváranie je jednou z najvýznamnejších aplikácií. Dnes väčšinu zváracích činností v automobilovej výrobe vykonávajú roboty, ktoré ponúkajú rýchlosť, presnosť, efektivitu a konzistentnosť.

Automobilové zváracie roboty za posledné tri desaťročia spôsobili revolúciu v tomto odvetví, vďaka čomu sú montážne linky rýchlejšie, bezpečnejšie a nákladovo efektívnejšie. Ich integrácia do výroby, ktorá sa začala nasadením modelu UNIMATE v roku 1967, nabrala na obrátkach v 80. rokoch 20. storočia a stanovila trend, ktorý nasledovali ďalšie automobilové spoločnosti.

Automobilové roboty výrazne zlepšili bezpečnosť tým, že nahradili ľudí v nebezpečných zváracích úlohách a odolali náročným podmienkam. Okrem toho prispievajú k úsporám nákladov zvyšovaním výrobnej kapacity bez toho, aby vyžadovali prestávky alebo zmenu pracovných podmienok.

Typy robotických zváracích systémov

V automobilovej výrobe sa používajú dva hlavné robotické zváracie systémy: poloautomatické a plne automatické. Poloautomatické zváranie vyhovuje obmedzenej výrobe s ručným vkladaním dielov a dohľadom operátora. Naproti tomu plne automatické zváranie je ideálne pre kritické alebo opakujúce sa úlohy, automatizované procesy a kontrolu kvality s občasnou prítomnosťou operátora.

Tieto robotické systémy sa primárne spoliehajú na tri metódy zvárania: oblúkové, bodové a laserové. Oblúkové zváranie sa používa hlavne v rámci montážneho zvárania, ako je zváranie kovových obrobkov. Bodové zváranie (elektrické odporové zváranie) je ideálne pre tenké plechy pri montáži karosérie, zatiaľ čo laserové zváranie vytvára hlboké zvarové spoje pri zváraní prevodoviek a podvozku.

Robotická revolúcia BMW vo výrobe automobilov

Počas prvých rokov bola výroba v BMW obmedzená na ručné zváranie. Každé vozidlo vyžadovalo takmer 6 000 bodových zvarov, čo viedlo k pomalému procesu, ktorý podliehal mnohým kontrolám kvality. Koncom 90. rokov však BMW integrovalo zváracie roboty do oblastí, v ktorých videli ich potenciál. Tento prechod načisto zmenil ich pohľad na zváranie.

Úloha robotov v karosárni BMW sa v priebehu rokov neustále rozširuje. Závod BMW, v ktorom ešte v roku 1994 prevládala prevažne ľudská pracovná sila, sa zmenil z 98 % na automatizovaný závod s robotmi, ktoré sú teraz kľúčové pri zvládaní zložitých a opakujúcich sa zváracích úloh. Začlenenie robotov do BMW zvýšilo efektivitu, znížilo únavu zváračov a povýšilo karosáreň na vysoko technické prostredie.

Investície do robotiky transformujú automobilovú výrobu spoločnosti Sertec

Investícia spoločnosti Sertec vo výške viac ako 500 000 eur do robotickej zváracej bunky v roku 2017 predstavovala pre spoločnosť významný krok vpred v oblasti výroby automobilov. Táto pokroková technológia zvýšila výrobnú kapacitu spoločnosti s možnosťou vyrobiť približne 80 000 súprav zadných sedadiel ročne pre model Auris značky Toyota a tiež priniesla vyššiu mieru flexibility do ich prevádzky.

Robotická bunka bola navrhnutá tak, aby si poradila s rôznou štruktúrou sedadiel požadovaných spoločnosťou Toyota, čím sa zabezpečila prispôsobivosť meniacim sa potrebám výroby. Dôležité je, že roboty v bunke poskytovali presné a vysokokvalitné zvary, ktoré sú mimoriadne dôležité pre komponenty kritické z hľadiska bezpečnosti.

S integrovanými bezpečnostnými prvkami a monitorovacím systémom bunka zaručuje celistvosť zvarov na týchto kľúčových častiach. Táto investícia zlepšila celkovú produktivitu a efektívnosť, umožnila spoločnosti Sertec efektívne uspokojovať požiadavky zákazníkov a zachovať vysokokvalitné štandardy v procese výroby automobilov.

Zvárací robot Kawasaki odpracoval desaťročia

V marci 1997 spoločnosť Kawasaki Motors Manufacturing (KMM) nasadila robot Kawasaki série J na zváranie bokov rámu motocykla Kawasaki Vulcan 800. Je pozoruhodné, že tento spoľahlivý robot pracoval v závode KMM 22 rokov a prispôsobil sa zváraniu rôznych dielov pre rôzne produkty. Robot poskytoval konzistentné, vysokokvalitné zvary s adaptívnou funkciou zvárania, pričom si každý deň zachovával výnimočnú kvalitu. Po ukončení výroby motocyklov Vulcan 800 spoločnosť KMN preprogramovala robot na zváranie hriadeľov riadenia pre čoraz populárnejšie štvorkolky, čím preukázala svoju flexibilitu a všestrannosť.

Počas svojej životnosti robot vykonal 38 390 hodín práce, čo zodpovedá dvom desaťročiam osemhodinových zmien, len s 57 prestávkami na nevyhnutnú údržbu. Podľa hlavného inžiniera Scotta Gordona dosiahol KMM rýchlu návratnosť investícií (ROI) do dvoch rokov od kúpy, čo z neho robilo nákladovo efektívne a spoľahlivé aktívum.

Prechod na robotické zváranie zlepšuje kvalitu a výkon

Automobilový dodávateľ GEDIA implementoval 57 robotov FANUC na zváranie komponentov v rámci prestavby závodu. Cieľom bolo dosiahnuť 100 % opakovateľnosť v kvantite a kvalite, zlepšiť pracovné podmienky a vytvoriť nové pracovné miesta. Rozhodnutie zaviesť roboty bolo motivované pozitívnymi predchádzajúcimi skúsenosťami spoločnosti GEDIA s robotikou a potrebou stabilnej kvality produktov a pokročilých technológií.

Tieto roboty zvládajú rôzne procesy, pričom 60 % sa používa na bodové zváranie a zvyšných 40 % na zváranie čapu, zváranie MAG/MIG a pohyb obrobku. Zavedenie robotov viedlo k plnej automatizácii výrobných procesov, čím sa zabezpečila konzistentná kvalita a kvantita. Okrem toho bolo vytvorených približne 200 nových pracovných miest, vznikla úspora nákladov v logistike a prenájme priestorov, zredukoval sa odpad a zvýšili sa bezpečnostné opatrenia.

Robotické lakovanie a povrchová úprava

Robotické lakovanie a konečná úprava vozidiel v automobilovom priemysle sa objavili začiatkom 80. rokov v Nemecku v spoločnostiach ako Mercedes-Benz a BMW a neskôr ich prijali ďalšie veľké automobilky vrátane Volkswagenu, Peugeotu a Fiatu. Počiatočné nadšenie však koncom 80. rokov minulého storočia opadlo pre vysoké náklady a zložitosť, čo viedlo k poklesu nových inštalácií.

V posledných rokoch opäť ožil záujem o robotické lakovanie poháňané produktivitou automobilového priemyslu a úsilím o zlepšenie kvality. Dnešné lakovacie roboty preukázali podstatné zlepšenie spoľahlivosti, rýchlosti, presnosti a flexibility v porovnaní s modelmi spred desiatich rokov. Od základného náteru a aplikácie viacerých vrstiev až po brúsenie, leštenie a kontrolu roboty preberajú úlohy, ktoré tradične vykonávali skúsení pracovníci.

Najvýznamnejšou výhodou automobilových lakovacích robotov je ich schopnosť poskytovať konzistentné a presné nanášanie farby, čím sa eliminujú odchýlky v hrúbke, ktoré možno pozorovať u ľudských pracovníkov. Okrem toho ich možno naprogramovať na presnú aplikáciu náteru, čím sa zvyšuje celková kvalita povrchovej úpravy.

Roboty zvyšujú prevádzkovú bezpečnosť prostredníctvom detekcie a prevencie kolízií a znižujú vystavenie pracovníkov nebezpečným chemikáliám. Riadením prietoku a tlaku vzduchu dosahujú roboty rovnomerné vrstvy s minimálnym prestrekom a plytvaním materiálu. Odhaduje sa, že roboty znižujú spotrebu farby o 0,5 litra na vozidlo, čo vedie k značným úsporám materiálu.

Roboty s kĺbovým ramenom dominujú v moderných automobilových lakovniach

Väčšina robotov používaných v automobilových závodoch sú šesťosové roboty s kĺbovým ramenom vybavené rozprašovacími zvonmi na striekanie farby. Sú navrhnuté špeciálne pre lakovacie a dokončovacie prostredie, s ochranou proti výbuchu, ľahko čistiteľným povrchom a integrovanými systémami dodávania farby do ramena. Tieto roboty môžu byť namontované na podlahu, stenu alebo strop alebo môžu byť pripevnené k lineárnym koľajniciam s ohľadom na väčší rozsah pohybu.

Kompaktná lakovacia stanica ABB

ABB Robotics, globálny výrobca a dodávateľ priemyselných robotov, predstavil v roku 2020 kompaktnú interiérovú lakovaciu stanicu (Compact Interior Paint), ktorá kombinuje 12 robotov. Tie ponúkajú priestorovo úspornú alternatívu k tradičným robotickým riešeniam interiérového lakovania, čo pomáha výrobcom OEM v automobilovom priemysle znížiť podlahovú plochu lakovacích kabín až o 33 %, pričom je schopná lakovať rôzne typy malých aj veľkých vozidiel.

So štyrmi robotmi IRB 5350 na otváranie dverí a dvoma robotmi IRB 5500-22 na otváranie kapoty a kufra je kľúčom ku kompaktnosti riešenia schopnosť, ktorú prináša šesť nových sedemosových robotov IRB 5500-27 s rozšíreným dosahom a vylepšeným uhlom rozprašovača, aby sa minimalizovalo prestrekovanie.

Zníženie odpadu vďaka lakovým riešeniam bez prestriekania

Robot PixelPaint od ABB zvyšuje rýchlosť lakovania automobilov a znižuje odpad tým, že tlačí farbu priamo na cieľovú oblasť, čím dosahuje 100 % účinnosť prenosu farby. Umožňuje dvojfarebné lakovanie, znižuje prestoje, zvyšuje produktivitu a ponúka prispôsobenejšie možnosti lakovania.

Dürr ponúka podobnú robotickú technológiu bez prestriekania s názvom EcoPaintJet, ktorá nanáša farbu bez rozprašovača. Pomocou troch ventilov na reguláciu prívodu farby a 50 kapilárnych dýz na paralelné prúdy farby tento systém umožňuje rýchlu zmenu farby a nastaviteľnej šírky dráhy farby.

Precízne lakovanie s UI: automatizované roboty na kontrolu a brúsenie

Montážny závod BMW v Regensburgu sa stal prvým automobilovým závodom na svete, ktorý využíva komplexný digitalizovaný a automatizovaný systém na kontrolu, spracovanie a označovanie lakovaných povrchov vozidiel počas bežnej výroby. V tomto prístupe roboty riadené umelou inteligenciou používajú deflektometriu individuálne na každom vozidle na detekciu variácií laku. Kamery skenujú čierne a biele pruhované vzory, identifikujú odchýlky a prenášajú údaje do počítačového systému. Zozbierané údaje slúžia na naprogramovanie robotov, ktoré podľa toho brúsia a leštia problémové oblasti. To eliminuje zbytočné prerábanie a zabezpečuje optimálnu kvalitu a rýchlosť procesu.

Automatizovaná vizuálna kontrola a brúsne roboty zlepšujú kvalitu laku tým, že nahrádzajú pomalé a nekonzistentné manuálne kontroly spoľahlivou detekciou defektov a cielenými opravami robotov.