Der IONIQ 5 ist das erste Elektrofahrzeug, das auf der E-GMP (Electric-Global Modular Platform) basiert, einer speziellen Plattform, und das Ergebnis der neuesten Technologie des südkoreanischen Herstellers für umweltfreundliche Fahrzeuge ist. Der südkoreanische Autobauer veröffentlichte ein interessantes Video, das den Fertigungsprozess des neuen IONIQ 5 zeigt.
Der hochmoderne Produktionsprozess des IONIQ 5, bei dem Zukunftstechnologie und umweltfreundliche Materialien präzise ineinandergreifen, ist die Geburtsstätte intelligenter Mobilität und eine Blaupause für eine nachhaltige Zukunft. Darüber hinaus können Sie im Video den innovativen Herstellungsprozess von Komponenten sehen, die nur in reinen Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen, wie etwa dem ICCU (Integrated Charging Control Unit), dem PE-System (Power Electric System) und dem Batteriepaket – den Schlüsselelementen des IONIQ 5.
Wir haben uns den fortschrittlichen Automatisierungsprozess des IONIQ 5 angesehen, der die Geburtsstätte intelligenter Mobilität ist und eine Blaupause für die Smart Factory darstellt, die Hyundai anstrebt.
Das Kernelement ‘ICCU’, das die repräsentative Funktion V2L des IONIQ 5 ermöglicht
Das Video über den Produktionsprozess des IONIQ 5 beginnt mit der Montage des ICCU. Das ICCU ist ein von Hyundai neu entwickeltes integriertes Ladesystem, das sowohl die Hochvoltbatterie als auch die Hilfsbatterie in Elektrofahrzeugen lädt.
Beim ICCU werden alle Fertigungsschritte – vom Transport, der Montage und dem Schweißen einzelner Teile bis hin zum Transport des fertigen Produkts – automatisch durchgeführt. Aufgrund der Anforderungen an eine saubere Arbeitsumgebung und Präzision, die für Stromversorgungsgeräte typisch sind, ist die Produktionslinie in einem Reinraum untergebracht.
Das ICCU ist für die Nutzung von V2L (Vehicle to Load), einer repräsentativen Funktion des IONIQ 5, unerlässlich. Bisherige Elektrofahrzeuge konnten nur einseitig laden, also externen Strom ins Fahrzeuginnere leiten.
Der IONIQ 5 kann über die V2L-Funktion 3,5 kW Leistung liefern – mehr als die üblichen 3 kW Anschlussleistung eines Haushalts – und je nach Batteriekapazität etwa 24 Stunden lang eine 17-Pyeong-Klimaanlage und einen 55-Zoll-Fernseher gleichzeitig betreiben. Sie können den IONIQ 5 auch als große Powerbank nutzen, um bei Outdoor-Aktivitäten oder auf Campingplätzen Elektrogeräte zu betreiben oder andere Elektrofahrzeuge zu laden.
Elektrofahrzeug-Antriebssystem ‘PE-System’, bei dem Motor, Reduziergetriebe und Wechselrichter integriert sind
Die nächste Szene im ICCU-Fertigungsprozess zeigt das PE-System, den Elektroantrieb, der den Antriebsstrang eines Verbrennungsmotors ersetzt. Das PE-System der E-GMP, die die Basis des IONIQ 5 bildet, zeichnet sich durch die Integration des für den Antrieb erforderlichen Motors, des Reduziergetriebes, das die Leistung in das für das Fahrzeug erforderliche Drehmoment und die erforderliche Drehzahl umwandelt, und des Wechselrichters aus, der die Leistung umwandelt und das Drehmoment des Motors steuert. Dadurch sind Größe und Gewicht des PE-Systems der E-GMP im Vergleich zu herkömmlichen Systemen deutlich reduziert.
Der Antriebsmotor, der im PE-System des IONIQ 5 zum Einsatz kommt, nutzt die Hairpin-Wicklungstechnologie – eine anspruchsvolle Bauweise. Diese Technik bezeichnet, wie der Name schon sagt, eine Struktur mit rechteckigen Spulenquerschnitten, die an die Form einer Haarnadel (Hairpin) erinnert. Nachdem der robotergestützte Prozess des Zusammenfügens der Hairpin-Wicklungen und des bewickelten Stators abgeschlossen ist, wird die komplexe Innenstruktur durch präzise Handarbeit der Mitarbeiter vollendet. Anschließend erhält das PE-System, das Motor, Getriebe und Wechselrichter in einer Einheit vereint, eine individuelle Nummer und ist bereit für den Einbau in den IONIQ 5.
Ein Akkupack – wenn Zellen und Module zu einer Einheit werden
Bei der Montage des Akkupacks, der Energiequelle und dem Herzen des IONIQ 5, erinnern die harmonischen Bewegungen der Roboter an Halbleiter-Fertigungsstraßen. Der Akkupack des IONIQ 5 besteht aus zwölf Zellen, der Grundeinheit einer Batterie, die zu einem standardisierten Modul zusammengefasst werden. Mehrere dieser Module wiederum bilden den Pack.
Eine Batteriezelle ist die kleinste Einheit eines Lithium-Ionen-Akkus, die durch das Laden und Entladen elektrischer Energie genutzt werden kann. Die positive Elektrode, die negative Elektrode, der Separator und der Elektrolyt werden bereits in einem beutelförmigen Gehäuse (Pouch) angeliefert. Die für E-GMP verwendete Pouch-Zelle ermöglicht die gewünschte Energiekapazität mit einer geringen Anzahl von Zellen und bietet zudem exzellente Wettbewerbsvorteile bei den Herstellungskosten und im Fertigungsprozess.
Das Batteriemodul bezeichnet eine Batteriemodul-Baugruppe (BMA), bei der eine bestimmte Anzahl von Zellen gebündelt und in einen Rahmen gesetzt wird, um sie vor äußeren Stößen, Hitze, Vibrationen und ähnlichen Einflüssen zu schützen. Die Hyundai Motor Group entwickelte E-GMP und standardisierte dabei die Batteriezellen und -module. Dank dieser Bauweise kann bei einem Defekt das gesamte Modul und nicht der komplette Akkupack ausgetauscht werden. Das senkt nicht nur die Reparaturkosten, sondern verbessert auch die Fertigungs- und Qualitätswettbewerbsfähigkeit.
Ein Akkupack ist die endgültige Form des Batteriesystems, das in einem Elektroauto verbaut wird, und besteht aus einer bestimmten Anzahl von Modulen. Der Akkupack des IONIQ 5 wird je nach Spezifikation in eine Basisvariante und eine Konstantvariante unterteilt, wobei sich die Anzahl der darin verbauten Module entsprechend ändert. Dank des standardisierten Batteriesystems auf Basis von E-GMP weist der IONIQ 5 im Vergleich zu herkömmlichen Elektroautos mit gleich großen Akkus eine um zehn Prozent höhere Energiedichte auf. Dies ermöglicht ein effizienteres und leichteres Batteriesystem.
Die Montage des Batteriepakets beginnt mit dem Aufbringen einer Auflage aus einem porösen Material auf die Zelle. Wenn ein Mitarbeiter eine PU-Auflage (Polyurethan) auf die Arbeitsplatte legt, saugt die Automatisierungsanlage die Auflage an und zieht die doppelseitige Folie ab. Anschließend wird die Auflage mit der abgezogenen Folie wieder auf die Zelle aufgebracht und durch hohen Druck vollständig verklebt.
Der Schlüssel in diesem Prozess liegt darin, dass die Automatisierungsanlage die Eigenschaften der PU-Auflage steuert, die aufgrund von statischer Elektrizität anfällig für Probleme ist. Die Zelle mit der PU-Auflage wird zum nächsten Prozessschritt weitergeleitet, nachdem durch das Kamerasystem – eine automatisierte Sichtprüfung – überprüft wurde, ob sie an der korrekten Position angebracht ist und die Folie ordnungsgemäß abgezogen wurde.
Im darauffolgenden Schritt stapelt ein 6-Achs-Knickarmroboter nacheinander 12 Zellen auf einem Förderband, um ein Modul zu bilden. Da die Position der einzelnen Zellen einen entscheidenden Einfluss auf die Batteriequalität hat, werden die Zellen innerhalb einer Toleranz von 0,2 mm an die korrekte Position gebracht. Aufgrund der Empfindlichkeit der Zellen werden alle Anlagenvorgänge unter Einhaltung eines angemessenen Anpressdrucks durchgeführt.
Das im IONIQ 5 verbaute Batteriemodul wurde speziell für die E-GMP, Hyundais dedizierte Elektrofahrzeugplattform, neu entwickelt. Aus diesem Grund ist die Größe des Batteriemoduls im Video sehr kompakt.
Anschließend werden mehrere Module zu einem Pack zusammengefasst. Die Montage des Batteriepakets beginnt damit, dass das Oberteil mit dem Unterteil abgedeckt wird, das mit BMA, Busbar (einem stabförmigen Leiter für die elektrische Verbindung), elektrischen Kabeln und Dichtungen zur Abdichtung des Packs ausgestattet ist.
Das Ober- und Unterteil der Batterie werden mit insgesamt 70 Schrauben und Muttern fixiert. Dabei wird zunächst die genaue Position von Schraube und Mutter mittels des Kamerasystems erfasst; diese Information wird an den 6-Achs-Knickarmroboter übermittelt, der mit einem Schrauber (einem Elektrowerkzeug zum Anziehen der Mutter) ausgestattet ist. Wenn der 6-Achs-Knickarmroboter die Schrauben und Muttern basierend auf dem eingestellten Drehmoment automatisch anzieht, ist die Montage des Batteriepakets abgeschlossen.
„Unbemanntes Transportfahrzeug“ – ein Vorgeschmack auf die künftige Smart Factory
Das fertige Batteriepaket wird auf Hyundais fahrerloses Transportsystem (AGV) geladen, das sich entlang einer auf der gespeicherten Karte festgelegten Route bewegt, und zu einem vorgegebenen Ort transportiert. Das unbemannte Transportsystem umgeht autonom Hindernisse, findet über drahtlose Kommunikation und Kollisionsvermeidungssensoren den optimalen Weg zum Ziel und steigert durch den autonomen Betrieb die Produktivität.
Der Vorteil des unbemannten Transportsystems liegt darin, dass Arbeitsumgebung und Sicherheit verbessert werden, da der Bediener keine schweren Teile manuell ziehen muss. Zudem können Teile durch Echtzeitsteuerung zum richtigen Zeitpunkt an den richtigen Ort bewegt werden, und die Werksgröße wird durch Minimierung der Bewegungen der unbemannten Transportgeräte optimiert, während die Qualitätskontrolle der Teile einfach ist. Hyundais Smart Factory zeichnet sich durch den Einsatz innovativer Automatisierungsmethoden wie künstlicher Intelligenz (KI) und Robotertechnologie aus.
Karosseriemontage zur Vollendung des Erscheinungsbilds des IONIQ 5
Das Batteriepaket, das auf das unbemannte Transportgerät geladen und an einen bestimmten Ort bewegt wird, trifft auf ICCU, PE-System, Vorder- und Hinterachsfederung sowie Antriebsstrang und vervollständigt so die E-GMP-Plattform. Während die E-GMP-Plattform auf diese Weise Schritt für Schritt fertiggestellt wird, wird auf der anderen Seite die Karosserie des Ioniq 5 gefertigt.
Der Arbeitsprozess setzt sich von der Karosserielinie, die durch Montage der Paneele und Skelette, aus denen die Karosserie besteht, das Erscheinungsbild vollendet, bis zur Lackierlinie für die Farbgebung fort. Nachdem die Industrieroboter die Karosserie mit präzisen Bewegungen montiert und die Lackierung mit flexiblen und feinfühligen Bewegungen abgeschlossen haben, erhält der IONIQ 5 schließlich sein endgültiges Aussehen.
Nachdem die E-GMP-Plattform und die Karosserie zu einer Einheit verbunden wurden, ist das Fahrzeug bereit, zur Designlinie zu wechseln, um die Details zu ergänzen. Um die Batterieschutzleistung des IONIQ 5 während des Montageprozesses erheblich zu erhöhen, wird eine 8-Punkt-Halterung hinzugefügt, die mit langen Schrauben von der Unterseite der Batterie bis zur Innenseite des Karosseriebodens befestigt wird.
Wenn dem IONIQ 5 detaillierte Elemente wie Scheinwerfer/Rückleuchten, Windschutzscheibe/Fenster, Räder/Reifen, Instrumententafel/Infotainment-Bildschirm sowie verschiedene elektronische Geräte/Sensoren hinzugefügt werden, ist der vertraute IONIQ 5 vollendet.
„Intensive Prüfung der Bordelektronik“ zur Sicherung der Zuverlässigkeit der Ioniq 5-Qualität
Hyundais IONIQ 5 mit verschiedenen Bordsystemen durchläuft einen intensiven Prüfprozess der Bordelektronik, um zu überprüfen, ob die verschiedenen Funktionen ordnungsgemäß arbeiten. Der Computer gibt die eingestellten Daten ein, und gemäß den Daten arbeiten verschiedene Sensoren wie Kameras und Radargeräte korrekt, schnell und präzise.
Der IONIQ 5 ist mit einer Surround-View-Monitor (SVM), einem Head-Up-Display (HUD), einem Front-Corner-Radar und einem Digitalen Seitenspiegel ausgestattet, die über das entsprechende Prüfsystem überprüft und korrigiert werden. Das elektronische Prüfsystem, das den ordnungsgemäßen Betrieb fortschrittlicher elektronischer Geräte und verschiedener Systeme überprüft, zeichnet sich dadurch aus, dass es Qualitätsschwankungen reduziert und die Zuverlässigkeit erhöht.
Nach der intensiven Prüfung der Bordelektronik wird der Produktionsprozess des IONIQ 5 schließlich abgeschlossen, nachdem im letzten Schritt, der Designlinie, die Fertigkeiten und der Feinschliff erfahrener Arbeiter hinzugefügt werden und das Fahrzeug die abschließende Qualitätskontrolle durchläuft.
Hyundais IONIQ 5 entstand auf Basis des Smart-Factory-Ökosystems
Wie oben zu sehen, entsteht der IONIQ 5 auf Basis eines Smart-Factory-Ökosystems, das Innovationen in den Fertigungssystemen anstrebt. Hyundais Smart Factory nutzt Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT), um sämtliche Systemdaten innerhalb des Werks – darunter Produktqualitätskontrolle, Produktionsanlagen und Logistik – sowie externe Informationen als Big Data zu sammeln und zu analysieren. Es handelt sich um ein System, das eine Fabrik betreibt.
Der Betrieb einer Smart Factory mithilfe künstlicher Intelligenz und Big Data zielt darauf ab, die besten Produkte für die Verbraucher zu schaffen. Das Ziel ist es, unnötige Prozesse zu eliminieren und die Genauigkeit sowie Effizienz der Produktherstellung auf Basis präziser Daten zu steigern.
In der Zwischenzeit hat Hyundai Motor viel Mühe in den Aufbau eines Smart-Factory-Ökosystems gesteckt, um durch die Einführung einer innovativen und fortschrittlichen automatisierten Produktionsmethode schnell und effizient eine Vielzahl von Autos auf engem Raum produzieren zu können und so agil auf individuelle Kundenwünsche zu reagieren.
Bevor die Smart Factory errichtet wurde, wurden auch verschiedene Produktionstechnologien entwickelt. Im Jahr 2017 führte Hyundai ein Smart-Tag-System ein, das aus einem Ortungssensor, einem Speicher mit hoher Kapazität und einem drahtlosen Kommunikationschip besteht. Dieses System ist eine Technologie, die dem Montageroboter hilft, zu erkennen, um welches Fahrzeug es sich handelt, und es entsprechend zu montieren. Hyundais 2018 vorgestelltes Ganzkörper-Intensivprüfsystem ist ein System, das die Effizienz verbessert hat, indem die ADAS-Qualitätsprüfung, die zuvor über mehrere Prozesse hinweg durchgeführt wurde, auf ein Einzelprozessverfahren mit sechs kooperativen Robotern umgestellt wurde.
Auch Hyundais Technologie der künstlichen Intelligenz, die als Schlüsseltechnologie für den Aufbau einer Smart Factory gilt, kommt zum Einsatz. Durch eine Deep-Learning-Scannerkennungstechnologie für Lackierprüfpapiere, die künstliche Intelligenz mit dem Automobillackierprüfprozess kombiniert, wird das Niveau der Fahrzeuglackierqualität angehoben.
Der IONIQ 5, der durch ein Smart-Factory-Ökosystem auf Basis einer reinen Elektrofahrzeugplattform entstanden ist. Die nächste Generation intelligenter Mobilität, die ein neues Mobilitätserlebnis bieten wird – der IONIQ 5 – wird voraussichtlich die Mobilitätsbranche in Zukunft verändern.
Quelle: HMG
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