유연한 원격 레이저 용접 – E-Mobility
배터리 셀에서 전기 모터까지의 용접을 위한 강력한 기술 패키지
자동차 생산에서 전기 이동성의 민감하고 까다로운 분야의 용접에서는 정확하고 안정적인 프로세스와 경제적인 레이저 용접 조인트가 필요합니다. 접점은 결함이 없어야 하며 고강도와 최적의 전류 전송을 보장해야 합니다. 배터리 셀, 전기 모터, 전기 접점 생산에서는 알루미늄과 구리 재료로 용접하며 이를 위해서는 집중적이고 제어 가능한 에너지 투입과 재현 가능한 프로세스가 필요합니다. 이에 따라 이 기술에 대한 요구도 높아집니다. 동적 처리 스캐너는 응용분야에 맞추어 고도의 제어 컨셉에 의해 최적으로 투여되는 높은 레이저 강도를 생성해야 합니다.
ABICOR BINZEL은 Blackbird와 협력하여 전기적 이동성을 위한 유연성이 좋은 원격 레이저 용접 솔루션을 제공합니다. 이로 인해, 배터리 셀에서 전기 모터에 이르기까지 특히 까다로운 연결을 위한 레이저 용접 프로세스를 안전하고 경제적으로 수행할 수 있습니다.
전기 자동차의 레이저 용접의 과제
전기 접점, 배터리 셀, 바이폴라 플레이트의 원격 레이저 용접에서 레이저 용접 기술은 여러가지 과제가 있습니다. 이는 다음과 같습니다:
전기 접점 용접
전기 접점 용접의 과제는 구리나 알루미늄 등 서로 다른 재료를 용접하는 것이며 최적의 전류 전송을 실현하기 위해 가능한 가장 작은 공간과 최대 연결 단면에서의 평면 연결입니다. 이는 접합면이 가능한 한 재현성이 높은 다수의 접합을 만들어야 함을 의미합니다. 이 경우 본질적으로 발생하는 공차는 정상이며 보정해야 합니다. 이를 위해 2D 스캐너에 의해 생성된 레이저 빔의 경로가 부품의 위치와 공차에 맞는 것이 중요합니다. 고주파 발진으로 이음새의 모양과 용접 깊이를 정확하게 제어할 수 있습니다. 전기 모터의 고정자 헤어핀 용접은 최고의 규율이며 결함은 절대 허용되지 않습니다.
배터리 셀 용접
배터리 셀의 최종 봉인과 배터리 모듈로 통합하려면 밀착 연결이 필수이며 이는 사이클 시간이 매우 짧습니다. 배터리 셀을 용접하려면 레이저 빔을 용접 윤곽에 정확하게 배치하도록 유도해야 합니다. 이 용도로 용접 동작에 진동이 중첩되면 동일한 용접 깊이를 유지하면서 간격을 보다 적절하게 교차하여 부품의 공차를 보정할 수 있습니다.
바이폴라 플레이트 용접
바이폴라 플레이트는 몇 가지 기능을 가진 구성 요소입니다. 연료 전지는 가스를 유도하고 분리하는 역할을 하며, 냉각뿐만 아니라 전기 연결로도 기능합니다. 바이폴라 플레이트를 제조하려면 두 개의 매우 얇은 스테인리스 스틸 시트를 중첩 조인트로 레이저 용접하여 단단한 플레이트를 형성합니다. 용접 속도가 빠르기 때문에 강하게 접합된 레이저 빔의 에너지 입력이 시트에 작용하여 용접 프로세스에서 변형이 적은 접합이 생성됩니다. 빔 성형 광학 요소를 사용하여 에너지 분포를 최적화할 수 있습니다. 이와 같이 엄격한 프로세스 파라미터에서 발생할 가능성이 있는 험핑, 기공 형성 및 이음의 배출 등의 불안정성이 감소됩니다.
Blackbird 기술 패키지
e-모빌리티의 경우 ABICOR BINZEL 판매 및 서비스 네트워크를 갖춘 포괄적인 Blackbird 기술 패키지는 다음과 같은 경제적 장점을 의미합니다; 매우 역동적인 스캐너 시스템, 정교한 제어기술, 최적에 적합한 광학 장치 및 뛰어난 사용자 친화성으로 전 세계 어디에서나 국제 네트워크를 통해 e-모빌리티의 원격 레이저 용접의 생산 프로세스를 최적화할 수 있습니다.
이 완벽한 시스템에 의해 안전하고 경제적인 프로세스를 실현할 수 있습니다.
어플리케이션별 구성
- RobotSyncUnit (RSU) – 지능형 소프트웨어
- ScanControlUnit (SCU) – 고효율 제어
- intelliSCAN FT – 강력한 2D 스캐너
- ScaVis – 매우 지능적인 이미지 인식 및 처리
ScaVis 카메라 기술 – 안전한 접촉 보장
헤어핀을 레이저 용접할 때 ScaVis 카메라는 필수입니다. 이를 통해 비용을 절감할 수 있습니다.
고품질의 기계 비전은 특히 헤어핀 용접 시 높은 프로세스품질을 100% 보장합니다. Blackbird의 ScaVis 카메라는 최대 핀 400쌍이 오류 없이 용접되도록 합니다. 그 뒤에는 부품의 특징적인 모양을 보여주는 와이어의 안정적인 감지 및 위치파악 시스템이 있습니다. 카메라 이미지를 기반으로 용접 경로가 오프라인에서 정의되고 파라미터화 됩니다. 레이저 용접 프로세스가 시작되기 전에 Robot Sync Unit (RSU) 소프트웨어는 실제 구성 요소의 윤곽을 저장된 패턴과 비교합니다. 정의된 한계를 초과하는 편차, 즉 허용되지 않는 부품 위치가 감지되면 시스템은 즉시 기계 제어장치에 경고를 보내고 용접을 중지합니다.
물론 용접 데이터는 사용자의 PLC에 기록되기 때문에 용접 결과를 확실하게 모니터링할 수 있습니다.
용접 결함 보장
조달 프로세스가 신속하고 부분적으로 외주화 된 조달프로세스로 인해 자동차 생산에서는 부품을 여러 공급망으로 구입할 수 있습니다. 다양한 제조 기술도 사용되기 때문에 납품 배치 내의 구성 요소의 편차는 말 그대로 사전에 프로그래밍 되어있습니다. 모든 예기치 못한 사태에 대비하기 위해 Blackbird 기술 패키지의 소프트웨어에는 구성 요소의 설계에 관한 대량의 이미지 정보가 포함되어 있습니다. 이미지 인식 프로세스의 시뮬레이션을 통해 새로운 배치의 프로그램별 ScaVis 카메라 설정을 확인할 수 있습니다.
구성 요소가 지정된 한계를 초과할 경우 시스템은 개별 용접을 건너뛰게 됩니다. 이로 인해 구성 요소가 돌이킬 수 없을 정도로 파손되므로 용접 불량을 방지할 수 있습니다. 용접을 건너뛰게 되면 재작업 가능성이 남아있게 됩니다. 이러한 경우에는 운영자는 ScaVis 프로그램 인터페이스에서 용접을 수동으로 배치할 수 있습니다. 프로세스가 시간에 구애 받지 않는 경우 나중에 구성 요소를 재가공 하기위해 상위 컨트롤러에 용접을 건너 뛰는 명령을 할 수 있습니다.