Robô KUKA: O motor inteligente para remodelar a automação das linhas de produção de automóveis

Resumo

No processo de evolução da indústria de fabrico de automóveis para a Indústria 4.0, os robôs KUKA tornaram-se a principal força motriz para a inteligência das linhas de produção com os seus precisão de posicionamento ao nível do milímetro e capacidades de integração digital de processos completos. Este artigo analisa a forma como a KUKA utiliza a inovação tecnológica para promover a melhoria da eficiência do fabrico de automóveis em mais de 40% em seis dimensões: inovação de processos, produção flexível, revolução da qualidade, reconstrução logística, adaptação à eletrificação e ecologia do futuroe fornece orientações práticas autorizadas para o sector.

1. Inovação de processos: Da soldadura ao nível do milímetro à revolução da precisão na montagem de chassis

Os robôs KUKA utilizam soldadura híbrida a laser e tecnologia de soldadura por arco magnético para melhorar a precisão da soldadura da carroçaria para ±0,02mm, excedendo largamente o nível manual tradicional de ±0,5mm. Na linha de produção da carroçaria em alumínio do Audi A8, o robô KUKA KR 500 utiliza o Processo Delta Spot para conseguir uma soldadura de respingo zero de materiais de alumínio através de uma correia de eléctrodos em circulação, aumentando a resistência do ponto de soldadura em 23% e reduzindo a perda de material em 15%.

No processo de montagem do chassis, o robô colaborativo KUKA LBR iiwa utiliza o sistema de deteção de força de seis dimensões para conseguir um aperto inteligente dos parafusos da suspensão do motor, com um erro de controlo do binário de <0,5 N-m, o que é 8 vezes mais preciso do que as ferramentas tradicionais.

2. Produção flexível: soluções modulares para linhas mistas de vários modelos

KUKA's Sistema de fabrico FLEX suporta a produção de veículos a combustível e de veículos eléctricos na mesma linha, e o tempo de mudança é reduzido para 15 minutos. Tomemos como exemplo a fábrica da BMW em Munique:

1. Fixação modular: Através do dispositivo de posicionamento magnético, a comutação do aparelho fica concluída em 3 minutos
2. Orientação visual: A câmara 3D reconhece as caraterísticas do modelo do veículo em tempo real e a trajetória é automaticamente corrigida
3. Gémeo digital: Pré-visualização do processo de introdução do novo modelo no KUKA.SimPro, e o ciclo de depuração é comprimido em 70%

O sistema aumenta a capacidade de produção de linha única para 8 modelos de produção mista, e a taxa de utilização do equipamento atinge 92%, o que é 35% superior à linha de produção tradicional.

3. Revolução da qualidade: Circuito fechado de qualidade de processo completo orientado para a IA

A KUKA integra profundamente algoritmo de aprendizagem profunda e sistema de visão industrial criar um sistema de inspeção da qualidade a três níveis:

1. Monitorização do processo: Análise em tempo real da forma de onda da corrente de soldadura para prever o risco de salpicos
2. Deteção online: Scanner 3D de nível 0,01 mm para captar o desvio do tamanho do corpo
3. Rastreabilidade dos dados: A curva de aperto de cada parafuso é arquivada e pode ser rastreada durante 10 anos

Na linha de produção do Mercedes-Benz Classe S, o sistema reduz a taxa de defeitos de 0,8% para 0,05%, poupando mais de 2 milhões de euros em custos de qualidade por ano.

4. Reconstrução logística: Co-evolução da AMR e dos braços robóticos

KUKA's robôs móveis autónomos (AMRs) e braços robóticos formam uma matriz logística inteligente:

• Oficina de soldadura: KR QUANTEC equipado com navegação visual AMR, permite a preensão dinâmica de painéis laterais de 5 metros de comprimento
• Linha de montagem geral: Sistema de programação de clusters KMP 1500S AMR, a taxa de pontualidade na entrega de peças aumentou para 99,7%
• Oficina de baterias: Os robôs AMR e SCARA da sala limpa cooperam, o módulo da bateria transfere a contagem de partículas de poluição <100/m³

Esta solução melhora a eficiência logística da linha de produção da Volkswagen ID.3 em 40% e reduz a área de armazenamento em 30%.

5. Adaptação eléctrica: avanços especializados desde o fabrico de baterias até à montagem de motores

Para os pontos problemáticos do fabrico de veículos eléctricos, a KUKA desenvolveu três soluções principais:

1. Montagem do módulo da bateria:
2. Ventosa de vácuo + extremidade de controlo de força para conseguir um empilhamento de células de bateria ao nível de 2μm
3. Processo de limpeza a laser, resistência de contacto reduzida em 18%
4. Enrolamento do motor:
5. Controlo de movimento de nível nanométrico KR CYBERTECH, flutuação da tensão do fio de cobre <0,1N
6. Ligação leve:
7. Robô de colagem de fibra de carbono, erro de largura da costura de cola ±0,05mm

Na linha de produção de baterias CATL Kirin, o sistema KUKA reduz o investimento na capacidade de produção de um único GWh em 25%, e a taxa de defeitos é controlada dentro de 50PPM.

6. Ecossistema do futuro: 5G+Gémeos digitais criam um novo paradigma para o fabrico

A KUKA está a implementar a próxima geração de fábricas inteligentes através de três grandes integrações tecnológicas:

1. Computação periférica 5G: Resposta de comando de 1ms, suportando 100 robots a trabalhar em conjunto
2. IA adaptativa: A plataforma KUKA.ConnecTwin optimiza os parâmetros do processo em tempo real
3. Simbiose homem-máquina: As luvas de interface cérebro-computador permitem a programação de gestos, encurtando o ciclo de treino em 90%

De acordo com o Livro Branco da Tecnologia KUKA 2030De acordo com a empresa, este ecossistema encurtará o ciclo de I&D automóvel para 12 meses e reduzirá o custo da personalização em 60%.

Conclusão: Mudança de paradigma no fabrico inteligente

Os robôs KUKA estão a redefinir o paradigma padrão do fabrico automóvel através de salto na precisão do processo, produção reconstrução flexível e controlo de dados em circuito fechado. Com a implementação do Norma de fabrico inteligente ISO 23218O ecossistema aberto da KUKA tornar-se-á a base fundamental para a transformação inteligente das empresas do sector automóvel. Para explorar o sistema de tecnologia KUKA em profundidade, visite o site Biblioteca de casos da indústria automóvel KUKA para obter soluções personalizadas.