Die hochflexible Automatisierungslösung von Comau treibt die effiziente Produktion der elektrischen Antriebssysteme der nächsten Generation von NIO voran

Die Herausfoderung

Angesichts der sich schnell verändernden Marktanforderungen musste NIO seine Produktionslinien anpassen, um verschiedene Prozessparameter für neue und zukünftige Produkte zu berücksichtigen. Die verbesserten Produktionslinien mussten ein hohes Maß an Flexibilität und Skalierbarkeit aufweisen und sich schnell an die Anforderungen der Co-Line-Montage ihrer verschiedenen Produkte anpassen können. 

Parallel dazu hatte NIO sehr spezielle Erwartungen in Bezug auf verbesserte Produktivitäts- und Qualitätsziele und dies würden von Comau die Integration neuer Automatisierungstechnologien wie fortschrittliche Robotik, automatisierte Montagemaschinen und Vision-Systeme verlangen. Dies brachte jedoch auch verschiedene Herausforderungen bei der Integration, Programmierung und Inbetriebnahme der Anlagen mit sich. 

Der Druck der Branche in Bezug auf strengere Anforderungen an die Qualität und Montage von Kernkomponenten für elektrische Antriebssysteme war eine weitere Herausforderung, die Comau bewältigen musste. Diese Anforderungen sind eine direkte Antwort auf den wachsenden Branchentrend hin zu mehr Integration, Standardisierung und Modularität bei elektrischen Antrieben. Und das anschließende Ziel, die Effizienz zu steigern, die Kosten zu senken und die Fahrzeugleistung zu verbessern.  

Schließlich müsste die Lösung von Comau die Innovationsstrategie von NIO vollständig unterstützen, die teilweise auf der Optimierung der Drehmomentleistung und der Verbesserung des Fahrerlebnisses bei hohen Geschwindigkeiten mit dem Antriebswellengetriebe des eigenen Motors der nächsten Generation basiert. Dazu war wiederum eine bessere Geräuschdämmung erforderlich.

Die Lösung

Comau setzte drei EDS-Produktionslinien ein, darunter Montagelinien für Elektromotoren, Montagelinien für Getriebe und Wechselrichter und EOL-Tests (End of Line), um die Fertigungsanforderungen der nächsten Generation der elektrischen Antriebssysteme von NIO zu erfüllen. Die fortschrittliche schlüsselfertige Lösung umfasst auch verschiedene automatisierte Techniken, wie 3D-Vision-geführte Roboter, AGVs für die autonome Materialzufuhr und die automatische Werkzeugendbeladung. 

Mit diesen kombinierten Maßnahmen wurde eine hochautomatisierte Fertigungsumgebung geschaffen und die Produktionseffizienz des Kunden erheblich gesteigert. Darüber hinaus hat der weitverbreitete Einsatz von quadrokularen Stereovision-3D-Kameras Comau in die Lage versetzt, die Einschränkungen der visuellen Steuerungstechnologie in Bezug auf Sichtfeld und Greifbereich erfolgreich zu überwinden und neben hervorragender Wiederholbarkeit eine automatische Teilepositionierung und -montage zu ermöglichen. 

Um die Flexibilität der Produktionslinie weiter zu erhöhen und die Co-Line-Produktion der beiden elektrischen Antriebssysteme zu ermöglichen, hat Comau mit dem E-Drive-Team von NIO bei der gemeinsamen Entwicklung eines Schalenpositionierungsadapters, dem sogenannten Zero-POin zusammengearbeitet. Dieser kundenspezifische Adapter vereint Konstruktions-, Prozess- und Steuerungsstandards und unterstützt gleichzeitig verschiedene Montageanforderungen wie Verriegelungskraft, Positionsabweichung, Wiederholbarkeit und mehr. Zudem sorgt es für maximale Flexibilität für zukünftige NIO-Elektrofahrzeuge. Darüber hinaus reduziert die neue Positionierungsmethode effektiv die Umrüstzeit und steigert die Fertigungseffizienz.

Bei der Optimierung der elektrischen Antriebsleistung und der Produktqualität legt Comau großen Wert auf die Verbesserung der Produktleistung durch die Implementierung innovativer Prozesse während der Montagephase. Beispielsweise wird bei der Getriebemontage die Kollisionskraft der Verzahnung durch den Einsatz von Prismen-Holographie-Technologie in Verbindung mit einem 6-Achsen-Kraftregelungs- und Abweichungskorrektursystem streng kontrolliert. Dadurch wird eine Beschädigung der Oberfläche der Zahnräder wirksam verhindert. Darüber hinaus führte das Team bei der Montage des Getriebes eine vollautomatische getriebedynamische Simulation zur Messung der Ausgleichsscheiben ein, die mit einer Doppelprüffunktion ausgestattet ist, um die Höhenabweichung der Getriebe nach der Motormontage zu minimieren. Dadurch wird eine genaue Kontrolle der Getriebemontagehöhe und -position sichergestellt. Das Ergebnis sind geringere Getriebegeräusche und eine optimale NVH-Leistung für die Produkte des Kunden.

Um Konstruktionssicherheit zu gewährleisten und die Inbetriebnahme vor Ort zu verkürzen, führte Comau in jeder Phase des Konstruktionsprozesses Offline-Simulationen durch. Mit Simulationen auf Werksebene wurden der beste Zeitpunkt für die Nachfüllung, die Richtung des Materialflusses und die erforderliche Belegschaft für die Verteilung von Materialien entlang der Produktionslinie bestimmt. Parallel dazu wurde mit einer Simulation auf Linienebene sichergestellt, dass der Produktionsplan der Linie, die Auslastung der Ausrüstung, die Pufferzonenabdeckung und die Nacharbeitslogik gewährleistet waren. Schließlich wurde die Simulation auf Geräteebene eingesetzt, um die Zykluszeiten und Bewegungsbahnen der Geräte zu optimieren und Geräteinterferenzen vorherzusagen. Dank dieser umfassenden Überlegungen und Planung auf verschiedenen Ebenen konnte Comau einen optimalen Betrieb und eine nahtlose Koordination über die gesamte Linie hinweg gewährleisten.