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DS Automotion: FTF flexibilisieren Batteriemontage

Fahrerlose Transportfahrzeuge für die Elektromobilität
FTF flexibilisieren Batteriemontage

Für die Batteriemontage setzt ein deutscher Automobilhersteller auf anwendungsoptimierten fahrerlose Transportfahrzeuge von DS Automotion. Damit lassen sich die Produktionsanlageneinfach auf veränderte Anforderungen einstellen.

Der Bedarf an Batterien als Schlüsselkomponente der Elektromobilität steigt rasant. Allein in seinem größten europäischen Werk in Bayern baut ein namhafter deutscher Premiumhersteller die Produktionskapazität stark aus. Ab 2022 sollen an diesem Standort jährlich bis zu 500.000 E-Antriebe gefertigt werden.

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Weil die komplexen Batterien häufig an neue Modellgenerationen angepasst werden und weil die Technologie zur Speicherung der elektrischen Energie laufend weiterentwickelt wird, müssen die Anlagen für die Batteriemontage besonders viel Flexibilität und Anpassungsfähigkeit aufweisen. Ein hohes Maß an Standardisierung und Modularisierung sorgt dafür, dass sich auf jeder der Linien unterschiedliche Varianten fertigen lassen, um dem wachsenden Angebot an elektrifizierten Fahrzeugmodellen gerecht zu werden.

Starre Linien sind zu unflexibel

Klassisch aufgebauten Montagelinien mit fix installierten Fördereinrichtungen fehlt aber die nötige Flexibilität, um dynamisch auf die veränderlichen Erfordernisse in der Batteriemontage reagieren zu können. „Dafür muss die Produktionslinie die Möglichkeit bieten, einfach und rasch Veränderungen der Transportwege innerhalb der Anlage vorzunehmen. Diese Flexibilität bietet nur ein fahrerloses Transportsystem“, sagt Kurt Ammerstorfer, Bereichsleiter Vertrieb, Produktmanagement und Marketing bei DS Automotion. Damit lassen sich die Wege, die eine Baugruppe während der Montage zurücklegt, ebenso rasch an neue Erfordernisse anpassen wie die Verweildauer an den einzelnen Stationen.

Kapazität in drei Schritten erweitert

Der Aufbau der Kapazitäten in der Batteriemontage im Kompetenzzentrum E-Antriebsproduktion erfolgte im Zeitraum 2018 bis 2021 schrittweise durch den Aufbau von drei Produktionslinien. Die erste davon erzeugt pro Stunde sechs Batteriespeichereinheiten für Hybridfahrzeuge. Die Kapazität der um zwei Jahre jüngeren zweiten Anlage ist bei ähnlichem Flächenverbrauch beinahe doppelt so hoch. Während auch dort Energieblocks für Hybridantriebe montiert werden, entstehen auf der dritten Anlage pro Stunde 30 wesentlich größere Speicherbaugruppen für rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge. Zwar sind die Anlagen jede für sich anders konzipiert sind, jedoch haben sie eines gemeinsam: Der Aufbau der Batteriemodule erfolgt auf fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) des österreichischen FTS-Spezialisten.

Vom Vorbereiten der Bodenplatte über das Bestücken mit den Zellblöcken und Batteriemanagementsystemen sowie das elektrische Verbinden bis zum Aufbringen der Abdeckung erfolgt die Batteriemontage in zahlreichen Stationen. Viele Stationen sind als geschlossene Roboterzellen ausgebildet, dazwischen werden jedoch zahlreiche Arbeitsschritte auch manuell erledigt. Manche Stationen sind auch mehrfach vorhanden, um Prozesse zu parallelisieren, deren Zeitbedarf die Taktzeit der anderen Zellen wesentlich übersteigt, z. B. das erste Aufladen der Energiespeicher-Baugruppen.

Wendige Fahrzeuge gefragt

In den Automatikstationen werden die Batteriemodule samt Werkstückträger vom Fahrzeug genommen, um zur Bearbeitung durch die Roboter unabhängig von Bodenunebenheiten eine definierte Lage zu gewährleisten. Die beengten Verhältnisse zwingen nicht nur zu sehr engen Kurvenradien, sondern auch dazu, in vielen Stationen zu wenden. Deshalb müssen die Fahrzeuge nicht nur besonders wendig sein, sondern auch am Stand wenden können.

Ein von DS Automotion speziell für die Batteriemontage entwickeltes FTF hat sich als bevorzugter Fahrzeugtyp für diese Anwendung etabliert. „Die FTF sind seit einigen Jahren in allen Batteriemontagelinien dieses Herstellers weltweit im Einsatz“, erklärt Projektleiter Christoph Salmhofer. „Für die jüngste Anwendung wurden sie weiterentwickelt, um die Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten auch bei Beladung mit den größten Batteriemodulen zu gewährleisten.“

Navigation über Magnetband

Die Navigation erfolgt spurgeführt über ein Magnetband. Dieses ist am Boden aufgeklebt, sodass sich Anpassungen der Fahrwege bei Bedarf sehr einfach realisieren lassen. Ihre Batterien laden die FTF bei Aufenthalten in den Stationen mit längerer Verweildauer über Bodenkontakte. Die Fahraufträge vom Leitsystem setzen die Steuerrechner in den Fahrzeugen in koordinierte Bewegungen entlang vorgegebener Punkte um.

Zu diesen Orientierungspunkten gehören auch Verzweigungen. Obwohl die 31 bzw. 33 FTF in den beiden Produktionslinien für die Hybrid-Batteriespeicher im Wesentlichen auf einem geschlossenen Rundkurs mit rund 300 m Streckenlänge verkehren, gibt es in der zweiten Anlage nicht weniger als 33 dieser Weichen. „Das verleiht der Anlage eine enorme Flexibilität bei der dynamischen Anpassung der Fahrtrouten“, erläutert Christoph Salmhofer. „So lassen sich etwa auch erforderliche Nacharbeiten ohne Systemwechsel innerhalb der geschlossenen Produktionslinie erledigen.“

Kippmechanik für Ergonomie

In der jüngsten Anlage tragen 50 FTF desselben Typs die Hochvolt-Hochvoltspeicher für vollelektrische Autos durch die automatisierten Montageschritte. Anschließend übernehmen 19 FTF eines weiteren Typs automatisiert die Batteriemodule. Diese Fahrzeuge verkehren auf einem eigenen Layout zwischen den Handarbeitsplätzen. Sie können die Module mittels einer Kippmechanik hochkant stellen, um für optimale Ergonomie zu sorgen.

Obwohl sie für beinahe dreimal so viele und wesentlich größere Speichermodule ausgelegt ist und mehr als doppelt so viele FTF enthält als die oben beschriebene Anlage, benötigt sie nur doppelt so viel Fläche wie diese. „Durch die Aufteilung auf zwei Teilsysteme gelang es uns bei dieser Anlage, maximale Raumausnutzung und optimale Ergonomie zu kombinieren“, sagt Christoph Salmhofer. „Sie dient damit auch als Best Practice Beispiel für ähnliche zukünftige Anlagen.“

DS Automotion GmbH

www.ds-automotion.com

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