FTS an Batterie-Montagelinien

Etabliert in der E-Mobilität

Die Montage der Traktionsbatterien für Kraftfahrzeuge mit Hybrid- oder Elektroantrieb fordert Flexibilität. Mit Fahrerlosen Transportsystemen von DS können sich Produktionsanlagen auf veränderliche Anforderungen einstellen. Sie kommunizieren mit Anlagenteilen und übergeordneten Systemen und gewährleisten Produktivität bei optimalem Arbeitnehmerschutz.

Die Batteriemontage erfolgt mit einem hohen Automatisierungsgrad meist in zehn bis zwölf Stationen, von denen viele als geschlossene Roboterzellen ausgebildet sind. (Bild: DS Automotion)

Die Elektromobilität ist auf dem Vormarsch. Die Automobilindustrie bietet ihren Kunden ein wachsendes Portfolio an Fahrzeugen mit Hybrid- oder Elektroantrieb. Weil ihnen die Rolle der Fahrstrom-Akkus als Schlüsselkomponente bewusst ist, errichten beinahe alle etablierten Automobilhersteller Produktionslinien für die Batteriepakete in eigenen Werken oder bei Tochterunternehmen. Dort entstehen aus zugelieferten Akkuzellen, Steuerungselektronik, Kühlsystemen und Gehäusen fahrzeugspezifische Traktionsbatterien.

Während bereits vollelektrische Serienfahrzeuge von den Bändern der Automobilhersteller rollen, wird vor allem die Technologie zur Speicherung der elektrischen Energie laufend weiter entwickelt. Im Gegensatz zu klassischen Starterbatterien mit ihren genormten Größen und Formfaktoren weisen die Akkumulatorbatterien für Elektrofahrzeuge typenindividuelle, komplexe Formen auf. Meist sind sie aus Platz- und Gewichtsgründen in die Bodengruppe des Fahrzeuges integriert. Sie müssen daher in immer kürzeren Zyklen an neue Modellgenerationen der Automobile angepasst werden, für die sie bestimmt sind.

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Flexibilität durch FTS

„Im Gegensatz zu klassischen Antriebskomponenten haben die Automobilhersteller heute noch wenig Erfahrung, wie sich die Produktionsstückzahlen entwickeln werden. Diese geforderte Flexibilität kann heute nur durch ein FTS erfüllt werden“, sagt Kurt Ammerstorfer, Bereichsleiter Vertrieb, Produktmanagement und Marketing bei DS.

Vom Vorbereiten der Bodenplatte über das Bestücken mit den Zellblöcken und Batteriemanagementsystemen sowie dem Herstellen der elektrischen Verbindungen bis zum Aufbringen der Abdeckung erfolgt die Batteriemontage meist in zehn bis zwölf Stationen. Der Automatisierungsgrad ist insgesamt sehr hoch. 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 üblichen drei bis fünf Minuten Taktzeit übersteigt, wie das erste Aufladen der Akku-Pakete.

In zahlreichen Installationen bei Automobilherstellern sind Fahrerlose Transportsysteme von DS bereits im Einsatz. Im Bereich der flexiblen Montagesysteme handelt es sich meist um spurgeführte Systeme. (Bild: DS Automotion)

Klassisch aufgebauten Montagelinien mit ihren fix installierten Fördereinrichtungen fehlt die nötige Flexibilität, um dynamisch auf die veränderlichen Erfordernisse in der Batteriemontage reagieren zu können. Dort ist es besonders wichtig, auch kleinste Losgrößen wirtschaftlich zu montieren. In zahlreichen Installationen bei Automobilherstellern sind Fahrerlose Transportsysteme von DS bereits im Einsatz. Im Bereich der flexiblen Montagesysteme handelt es sich meist um spurgeführte Systeme. Als deren Vorteil sehen Anwender, dass die Leitsteuerung Navios Trackguide auf SPS-Technik basiert. Da dies ein de-facto-Standard in der deutschen Automobilindustrie ist, sind deren Produktions- und Instandhaltungsingenieure mit dieser Technologie bestens vertraut. Die FTS für die Batteriemontage lassen sich damit nahtlos in die Gesamtautomatisierungsprozesse integrieren.

Die Fahrzeuge navigieren entlang von Magnetbändern oder von Induktionsschleifen, die neben der Navigation auch dem permanenten Nachladen der Batterien in den Fahrzeugen dienen, um Ladepausen zu vermeiden. Die nur oberflächlich verlegten Leitbahnen sowie die Eingriffsmöglichkeiten in die Steuerungssoftware halten zudem das FTS flexibel, denn sie erlauben kurzfristige Änderungen sowohl an den Layouts als auch am Fahrverhalten.

Fahrbefehl via WLAN

Es gibt Unternehmen, die bestrebt sind, einen ganzheitlichen Ansatz im Sinne von Industrie 4.0 umzusetzen und deshalb die Batteriemontageanlagen in ihre allgemeine Intralogistik zu integrieren. In solchen Fällen wird aus Kompatibilitätsgründen den frei navigierenden Systemen der Vorzug gegeben. Deren Leitsteuerung Navios Freeguide errechnet Bahnabschnitte, die es meist mittels WLAN quasi als Fahrbefehle zum selbsttätigen Abarbeiten der gewünschten Tasks den Fahrzeugen übermittelt. Diese kommen ohne Leitlinien aus, denn sie peilen Referenzpunkte – in den Boden eingelassene Magnete oder Laser-Reflektoren an Wänden und Regalen – an, um die Einhaltung des vom Leitrechner vorgegebenen Fahrkurses zu überprüfen. Dabei überprüft es laufend die Erfüllung der Routenziele. Die Leitsteuerungssoftware ist hierarchisch eine Stufe über den einzelnen Maschinensteuerungen angesiedelt. Sie kommuniziert auf Augenhöhe mit MES- und ERP-Systemen, aus deren Informationen sie die optimalen Fahrbewegungen ableitet.

Die FTS kommunizieren mit den sicherheitsgerichteten Steuerungen der Zellen, um beim Durchqueren von Toren und Lichtgittern keine Schutzverletzung auszulösen. (Bild: DS Automotion)

Die Fahrerlosen Transportsysteme von DS kommunizieren zusätzlich auch direkt mit anderen Teilen der Produktionsanlage. So können sie durch die Lichtgitter in die Roboterzellen einfahren, ohne eine Schutzverletzung auszulösen und diese zum Anhalten zu bringen. Das gewährleistet höchste Effizienz der Produktion und zugleich optimalen Schutz der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.

Die sehr sparsam dimensionierten Gänge zwischen den einzelnen Montagezellen erfordern besonders wendige FTF. „Als Besonderheit müssen die FTF in den Produktionsstätten für PKW-Traktionsbatterien im Rückwärtsgang in die Zellen einfahren, und das oft genug im engen Bogen“, weiß Kurt Ammerstorfer. „Dank unserer jahrzehntelangen Erfahrung mit ähnlichen Problemstellungen, speziell im Automotive-Umfeld, können wir das einwandfreie Funktionieren dieses Manövers unter allen erdenklichen Betriebssituationen auch bei spurgeführten Systemen garantieren.“ as

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