로봇식 FSW로 인해 EV 생산 효율성이 향상됩니다.

마찰교반용접(FSW) 전용 기계가 존재하는 반면, 다른 기계는 FSW를 기존 감산 CNC 가공과 결합합니다. Robotic FSW는 기술을 약간 다르게 해석합니다. 6축 로봇, 적응형 고정 장치 및 특정 소프트웨어가 통합되어 있습니다. 이러한 시스템은 상대적으로 컴팩트하며, 가장 중요하게는 언급된 다른 형태의 기술보다 적용 부품 크기 및 구성 측면에서 더 많은 유연성을 제공합니다.

로봇식 FSW를 사용하면 툴링이 간단하며 공작물에 대한 다양성과 접근성을 극대화하도록 고정 장치를 맞춤화할 수 있습니다. 공작물이 기계에 들어갈 필요가 없기 때문에 로드/언로드가 더 간단하고 로봇이 여러 측면과 각도에서 작업에 접근할 수 있습니다. 다른 기계를 구입하여 로봇 시스템을 확장하는 것은 불필요합니다. 상점에서는 증가된 생산 수준을 수용하기 위해 로봇이나 추가 설비를 추가하기만 하면 됩니다.

모든 결합 이점으로 인해 로봇 FSW는 빠르게 성장하는 전기 자동차(EV) 시장에서 핵심 역할을 하고 있습니다. 한 가지 중요한 응용 분야는 주조, 압출 및 알루미늄 시트를 결합하여 배터리 트레이와 같은 어셈블리를 제조하는 것입니다.

트레이는 EV 배터리를 담는 동시에 차량의 구조적 요소로도 사용됩니다. 또한 배터리 트레이에는 일반적으로 누출 방지가 필요한 냉각 채널이 있습니다. 세단형 차량의 경우 트레이는 일반적으로 휠베이스 내 길이가 약 2m 이상으로 크며 차량 폭도 확장됩니다. 일반적인 트레이는 냉각수용 채널이 있는 바닥 주물과 알루미늄 판이 용접되어 밀봉된 배터리용 용기로 구성될 수 있습니다.

이 프로세스를 위해 KUKA Robotics는 최대 95% 향상된 프로세스 효율성을 제공하고 EV 제조업체가 사용할 수 있는 구성 옵션을 극대화하기 위해 KUKA cell4_FSW 모듈을 설계했습니다. 셀의 효율성은 별도의 삽입 영역에 위치한 두 개의 워크스테이션에서 비롯됩니다.

2D 및 3D 용접 작업 모두에 사용되는 셀은 확장 가능하며 1개 또는 2개의 6축 로봇을 수용합니다. 매장에서는 필요한 경우 로봇이 더 큰 구성 요소를 동시에 작업할 수 있도록 셀의 작업 영역에 여러 공작물 클램핑 도구를 배치할 수 있습니다.

1991년 영국 캠브리지 용접 연구소에서 특허를 받은 FSW는 기존 용접 방법에 비해 다양한 장점을 제공합니다. 저온 공정(알루미늄의 경우 일반적으로 500°C 미만)인 FSW는 가공물의 왜곡과 잔류 응력을 최소화하는 동시에 피로 성능을 개선하고 재료의 미세 경도에 대한 교란을 거의 유발하지 않습니다.

FSW는 길고 얇은 공작물의 용접을 용이하게 하며 특히 용융 온도가 낮은 비철금속 접합 및 알루미늄과 마그네슘, 구리 또는 강철과 같은 혼합 재료 접합에 적합합니다. 작업 재료가 절대 녹지 않기 때문에 용접 결과 응고로 인한 다공성 및 균열이 발생하지 않습니다. 막대 또는 와이어와 같은 충전재를 사용하는 기존 용접과 달리 FSW 접합에는 충전재와 모재의 혼합으로 인해 원하지 않는 상이 발생하지 않습니다. 지속 가능성의 관점에서 볼 때 온도가 낮을수록 에너지 소비가 적고 공정에서 연기나 연기가 발생하지 않고 조용하며 가스나 전선 소모품이 필요하지 않습니다.

용접 시 로봇은 엄격한 공차와 높은 정확도를 유지하면서 회전하는 금속 FSW 핀을 공작물을 통해 밀어 넣습니다. 결과적으로 FSW 로봇은 강력한 수직력과 횡단력은 물론 토크를 생성하고 제어할 수 있을 만큼 견고하고 강력해야 합니다.

KUKA는 셀을 위해 밀링 및 드릴링과 같은 고강도 가공 작업에도 적용할 수 있는 KR 500 FORTEC 로봇을 사용합니다. 정격 페이로드가 500kg인 로봇은 무게가 약 2,400kg이고 작업 공간 크기가 1,050mm x 1,050mm입니다. 처음 3개 축의 추가 기어링을 통해 로봇은 +/- 0.08mm의 자세 반복성으로 최대 10,000N(1,000kg)의 힘을 생성하고 처리할 수 있습니다.