Schlüsselfertige, robotergeführte Anlagen von Polyplan zur Hohlraumversiegelung von Fahrzeugtüren und -klappen bewähren sich durch ihre Prozesseffizienz und Nachhaltigkeit seit fast 20 Jahren in der weltweiten Automobilindustrie. Jetzt hat das Unternehmen die Technologie auch für die Korrosionsprävention in der Batteriezellenfertigung adaptiert – und präsentiert diese auf der Battery Show Europe vom 18. -20.Juni 2024 in Stuttgart (Halle 4, Stand A10).
Die Konfiguration der Systemlösung – vom Industrieroboter über die Wachsdosierung bis hin zur Mess- und Sicherheitstechnik – wird auf die individuellen Anforderungen der Batteriepack-Fertigung sowie des Kunden zugeschnitten. Danach wird sie nach dessen Standards und Vorgaben schlüsselfertig in die Produktionsumgebung integriert. Die AirLess- und AirMix-Applikationstechnologien von Polyplan gewährleisten dabei eine Taktzeit-, Material- und Energie-effiziente Versiegelung korrosionsgefährdeter und schwer zugänglicher Batteriebereiche und Teile wie beispielsweise Kühleranschlüsse und Schraubenköpfe. Damit erfüllt auch die Hohlraumkonservierung von Batteriezellen – ebenso wie die für Fahrzeugtüren und -klappen – alle Voraussetzungen für nachhaltiges Produzieren in der Automobilindustrie.
Korrosionsschutz: wichtiger Prozessschritt in der automatisierten Batteriefertigung
Die Polyplan-GmbH Polyurethan-Maschinen ist ein Unternehmen der Pepperl+Fuchs Gruppe, die von der Elektrode über die Zelle und das Modul bis hin zum Pack eine weitreichende Expertise in der automatisierten Batteriefertigung aufweist. Ultraschallsensoren erkennen Doppellagen extrem dünner Elektrodenfolien, Stereo-Visionsensoren erkennen fehlenden oder falsch positionierte Batteriezellen im Pack, 3D-Inspektionssysteme stellen die Durchgängigkeit und Korrektheit von Gap-Filler-Bahnen zur Wärmeableitung sicher – und Anlagen zur Hohlraumkonservierung von Polyplan gewährleisten eine zuverlässige Korrosionsprävention in den verschlossenen und abgedichteten, einsatzbereiten Batteriepacks. Wie auch schon in den Anlagen für Autotüren und -klappen scheiden auch in der Batteriezellenfertigung sowohl das manuelle Einbringen von Korrosionsschutzwachsen oder das Fluten der Zellen in Wachsbädern aus. Die nicht automatisierte Versiegelung ist fehleranfällig und kaum dokumentierbar, während das Fluten kein gezieltes Applizieren ermöglicht und unnötig viel Wachs und Energie verbrauchen würde. Beide Verfahren – aber auch andere gängige Sprühverfahren, die häufig zu viel Wachs verbrauchen – können zudem durch Wachsverschleppungen die Produktionsumgebung verschmutzen und einen erheblichen Reinigungsaufwand nach sich ziehen. All diese Nachteile vermeidet die Dosierung und der Eintrag von Korrosionsschutzwachs durch Roboter ausschließlich auf zu schützende Stellen und Bereiche. Das Wiegen der Dosiermenge und das Vermessen des Dosierstrahls gewährleistet dabei zugleich höchste Prozesssicherheit und Ressourceneffizienz.
Hohe Präzision, minimale Mengen, emissionsfrei – nachhaltige Wachsdosierung per Roboter
Die automatischen Komplettanlagen für die Korrosionsprävention in Batteriezellen von Polyplan bestehen im, grundsätzlichen Aufbau aus einem Industrieroboter eines namhaften Herstellers, einem speziell entwickelten Roboter-Schlauchpaket, einem Wachsdosierer mit Wachsstrahl-Dosierventil sowie einer Applikationslanze mit integrierter Auftragsdüse, Kalibrierspitze und Lasersensor für die Lagekorrektur. Sollte keine zentrale Wachsversorgung zur Verfügung stehen, kann über eine optionale Behälterstation mit Faßzuführung eine konstante Versorgung der Applikationstechnik mit – bei Bedarf temperiertem und homogenisiertem – Konservierungswachs sichergestellt werden.
Vor Beginn des Auftrags der Hohlraumversiegelung misst ein Lasersensor die 3D-Lage des Batteriepacks, um eine punktgenaue und kollisionsfreie Bahnsteuerung des Roboters an die oftmals schwer zugänglichen Stellen und Bereiche zu gewährleisten. Gleichzeitig erfolgt eine Überprüfung und Lagekorrektur des Werkzeugnullpunktes sowie eine Vermessung der Düsenlage und -orientierung. Je nach gewünschtem Auftragsbild wird jetzt – für den sprühluftfreien, punktgenauen AirLess-Auftrag – die Orientierung des Wachsstrahls geprüft oder – für die flächige Benetzung im patentierten AirMix-Verfahren – die Geometrie des Sprühkegels festgelegt. Zwischen den beiden Verfahren kann im laufenden Prozess umgeschaltet werden – zudem lassen sie sich in der Austragsmenge stufenlos variieren sowie tropffrei ein- und abschalten. Im Wachsdosierer wird durch eine selbstkalibrierende Waage die Dosiermenge mit hoher Genauigkeit ermittelt sowie Soll-Menge, gemessene Menge und gewogene Menge bei unterschiedlichen Austragsleistungen aufgezeichnet. Danach führt der Roboter die Applikationslanze mit der Auftragsdüse mit hoher Präzision in den Batteriepack ein und benetzt die gewünschten Stellen und Bereiche mit Wachs. Hierbei kann das Wachs beispielsweise aus 500 mm Abstand mit einer Präzision von ± 1 mm aufgetragen werden. Dafür wird nur eine minimale Menge von etwa ein Gramm pro Meter Nahtlänge (1 g/m) benötigt – also mit einem äußerst geringen Wachsverbrauch eine qualitativ hochwertige und langfristige Korrosionsprävention erreicht. Da beim Auftrag auch keine Aerosole freigesetzt werden, entfällt der Aufwand für eine zeit- und kostenintensive Absaugung – was sich neben Kosteneinsparungen auch in kürzeren Taktzeiten niederschlägt.
Kosteneffiziente Prozesse, zukunftssichere Anlagentechnik
Keine Materialverschwendung durch effiziente Auftragsverfahren, kein teurer Werkzeugtausch beim Wechsel der Auftragsstrategie, keine Verunreinigung im Produktionsumfeld durch Overspray und Wachsverschleppung, keine Absaugung von Aerosolen, keine komplexe Anlagenwartung – die Roboter geführten Anlagen von Polyplan zur Korrosionsprävention in der Batteriezellenfertigung gewährleisten in jeder Hinsicht kosteneffiziente Prozesse. Und dies von Anfang an – denn mm hauseigenen Roboter-Labor und Prozess-Technikum von Polyplan können Applikationen und mögliche Anlagenkonzeptionen schon in einem frühen Stadium auf ihre Machbarkeit geprüft werden, beispielsweise hinsichtlich der Auftragsstrategien oder der Eignung bestimmter Konservierungsmedien. Nach der Fertigstellung wird jede Anlage vor der Auslieferung bei Polyplan für die gemeinsame Vorinbetriebnahme mit dem Kunden aufgebaut. Dies schließt Projektrisiken weitestgehend aus und gewährleistet kürzeste Aufbau- und Inbetriebnahmezeiten am finalen Aufstellort. Im Betrieb zeichnen sich die Systemlösungen aufgrund ihrer Nachhaltigkeit, Skalierbarkeit und einfachen Umstellbarkeit auf neue Typen von Batteriezellen durch eine hohe Investitions- und Zukunftssicherheit aus. Generell sind sie auch für andere Aufgabenstellungen geeignet, in den flüssige Medien in geringen Mengen mit hoher Präzision appliziert werden sollen.
Zahlen, Daten und Fakten zur Minimalmengen-Korrosionsprävention für die Batteriezellenfertigung
+ Materialsparende Einbringung von Konservierungsmitteln an korrosionsgefährdete Stellen in Batteriezellen wie Kühlanschlüssen und Verschraubungen
+ Roboter-geführte Düse und Präzisions-Auftragsverfahren gewährleisten Erreichbarkeit auch schwer zugänglicher Bereiche
+ Flüssigkeitsaustrag variabel einstellbar von 300 – 3.000 mg/s
+ Kleinste Schussgröße 12 ms – damit auch minimale Mengen dosierbar
+ geeignet sowohl für 100%-Wachs als auch für wasserbasierende Schutzwachse
+ zwei verfügbare und umschaltbare Auftragsverfahren: AirLess – sprühluftfrei – für die präzise Punkt- oder Naht-Applizierung; AirMix – mit Sprühluft – zur Benetzung von Flächen und Konturen
+ beide Verfahren tropffrei ein- und abschaltbar
+ Sprühluft-Druck im AirMix-Verfahren stufenlos zwischen 6 bar und 12 bar einstellbar
+ Applikationsdistanzen zwischen 5 mm und 500 mm – darüber hinaus auf Anfrage
- der volle Funktionsumfang der Anlage wird ohne Schnittstellenrisiken schlüsselfertig und entsprechend geltender Werkstandards und Prozessvorschriften in die Produktionsumgebung integriert.
+ zu sehen auf der Battery Show Europe vom 18. -20. Juni 2024 in Stuttgart (Halle 4, Stand A10)
Pressekontakt
Polyplan-GmbH Polyurethan-Maschinen
Leitung Vertrieb, Aftersales und Marketing
Herr Jan Jacobi
Mitterstrassweg 23
D-82064 Strasslach
Telefon: +49 (0)8170 - 9305 - 48
Telefax: +49 (0)8170 - 9305 - 55
Email: jan.jacobi[at]polyplangmbh.de
Internet: www.polyplangmbh.de