2023년 5월 11일
E-모빌리티로 기후 변화에 실제로 대처하려면 설계부터 두 번째 수명까지 E-차량의 가치 사슬을 모두 고려해야 합니다. 자동차 및 배터리 중량, 성능, 범위, 서비스 용이성 및 재활용성 – 전기차의 전체 수명 주기에 걸쳐 자원을 덜 소비하기 위한 토대가 설계 단계에 있습니다. 흔히 과소평가되는 것은 생산 과정에서의 재료 및 에너지 소비가 E-모빌리티의 전체 탄소 발자국에 미치는 영향입니다.
우리의 가장 큰 목표는 제조 공정에서 환경 목표 및 KPI를 달성하는 데 있어 고객을 지원하는 것입니다. 생산 및 후속 작업에서 배터리의 CO2 발자국에 직간접적으로 영향을 미치는 많은 수단이 있습니다. 배터리 생산 라인의 탄소 발자국을 개선하기 위해 할 수 있는 8가지 방법을 소개합니다.
1. 에너지 최적화 접합 기술을 결정합니다
접합 기술에 대한 결정은 설계 단계에서 이루어집니다. 접합 특성과 이점 외에도 각 접합 기술 자체의 에너지 효율을 고려해야 합니다. 예를 들어 셀프 피어싱 리벳팅(SPR)은 배터리 모듈 및 트레이 조립에 적합한 차갑고 깨끗한 접합 기술입니다.
아트라스콥코의 Henrob SPR 시스템은 작동 전력과 공기 공급 자체가 적게 필요합니다. 에너지 회수 커패시터는 하이브리드 자동차가 작동하는 방식과 유사하게 다음 리벳을 고정하기 위해 접합 주기에서 제동 에너지를 포착하여 CO2 배출량을 줄입니다. 에너지 입력을 리벳당 0.85Wh(표준 시스템)에서 0.68Wh로 줄임으로써 150,000개의 배터리 캐리어 모듈에 대해 CO2 배출량이 19%(연간 2.25톤) 감소합니다.
EV Battery Tray Assembly Henrob SPR Riveting
2. 가능하면 multi-X 솔루션을 사용합니다
벌집 구조의 원통형 셀과 같은 최신 EV 배터리에는 더 많은 셀이 있으므로 열 전도성 셀 본딩과 같은 짧은 주기 시간에 여러 번 분주 작업을 수행해야 합니다. 확장 가능한 장비는 큰 장점이 될 수 있습니다. 예를 들어 Scheugenpflug 멀티 노즐 디스펜서는 여러 미터링 유닛을 하나의 시스템에 통합하여 모든 장치에 공통 서보 모터를 사용합니다. 따라서 공간이 절약되고 생산 라인의 CO2 배출량이 줄어듭니다.
배터리 모듈을 트레이에 조이기 위해 멀티 스핀들 솔루션을 사용할 수 있습니다. 동기화된 체결 프로그램을 통해 모듈 아래 갭 필러의 소프트 조인트 동작과 같은 복잡한 조건에서도 정밀한 조립이 가능합니다. 필요한 모든 구성 요소는 로봇에서 바로 사용할 수 있습니다. 이를 통해 바닥 공간을 절약하고 로봇과 컨트롤러 수가 줄어들며 케이블 길이를 최대 90%까지 줄일 수 있습니다.
Multi-nozzle dispensing and multi-spindle tightening solutions save equipment and floor space.
3. 압축 공기를 절약합니다
압축 공기는 공장 내에서 거대한 CO2를 배출하고 비용을 발생시키는 요인 중 하나입니다. 산업 부문은 아직 압축 공기를 사용하지 않는 생산과는 거리가 멀지만 점점 더 많은 출발점이 생겨나고 있습니다.
K-Flow 플로우 드릴 체결 시스템(예: 배터리 트레이 어셈블리 또는 단면 접근으로 커버 접합)을 위해 나사 블로우 공급을 위한 대체 방법을 개발했습니다. HLX 70 매거진은 접합 공구 헤드에 직접 있으며 최대 70개의 고정 장치를 고정할 수 있습니다. 이 시스템은 블로우 피드 시스템에 비해 압축 공기를 64% 적게 필요로 합니다. 이렇게 하면 압축 공기 생성 및 관련 CO2 에 대한 에너지를 절약할 수 있습니다.
The K-Flow HLX S magazine solution for flow drill fastening saves ca. 64 % compressed air compared to the blow feed system.
4. 고정밀 도포에 투자합니다
배터리 생산에는 셀 본딩, 갭 필러 도포, 배터리 씰링과 같은 다양한 분주 프로세스가 포함됩니다. 많은 경우, 안전하게 작업하고 기능을 보장하기 위해 너무 많은 재료를 도포하는 경향이 있습니다. 가능한 한 적게, 필요한 만큼이라는 모토에 충실하지만 정밀한 적용 기술을 통해 상당한 양의 재료를 절약할 수 있습니다.
동시에 정밀도가 높아지면 수동 재작업이 줄어들고 불량품이 감소하며 폐기해야 하는 재료 폐기물이 줄어들어 공정 과정에서 CO2를 절감할 수 있습니다. 한 가지 예로, 부식 가능성이 있는 조인트에 왁스를 도포하고 배터리 외부 표면의 가장자리를 다듬는 방식으로 부식을 방지할 수 있습니다.
IDDA.Seal 기술을 사용하면 3D 프린트와 같은 방식으로 정확 정밀하게 재료를 도포할 수 있습니다. 일반적인 플랫 또는 제트 스트림 기술에 비해 IDDA는 최대 40%의 재료를 절약하고 장기적인 부식 방지 기능으로 배터리 수명을 연장합니다.
IDDA.Seal applies the material with pinpoint accuracy in a 3D print like manner. This results in significant material savings in car body sealing and battery corrosion protection.
5. 측정하고, 계산하고, 조정합니다
특히 갭 필러 도포 분야에서는 배터리 트레이에 대량의 열 인터페이스 재료(TIM)가 도포됩니다. 일반적으로 이 값비싸고 무거운 재료를 너무 많이 도포하면 무게가 증가하여 전기차 주행 가능 거리와 비용에 영향을 미칩니다.
아트라스콥코는 Smart.Adjust를 통해 필요한 재료의 양을 정확하게 측정하는 솔루션을 개발했습니다. 배터리 트레이 표면과 모듈 하단의 3D 스캔을 기반으로 Volume.Adjuster 소프트웨어가 정확한 부피를 계산하고 도포 시스템이 그에 따라 매개변수를 조정합니다. 따라서 최대 20%의 열 인터페이스 재료와 배터리당 최대 2kg의 무게를 줄여 CO2 배출량과 배터리 범위가 전반적으로 개선됩니다.
Smart.Adjust exactly measures and calculates the required volume for the application of thermal interface materials (TIM). This can save up to 20 % material.
6. 재료 공급 폐기물을 허용하지 않습니다
분주 시스템에서 재료는 대부분 배럴에서 공급되어야 합니다. 재료 공급 장치가 배럴을 완전히 비울 수 없는 것이 일반적입니다. 배럴에는 항상 잔류물이 남게 되므로 폐기해야 합니다. 또한 배럴 교체에는 몇 리터의 배출 폐기물이 포함됩니다.
Plus.Supply는 폐기물을 크게 줄여줍니다. 진공 펌프와 플랫 팔로어 플레이트의 특정 조합은 배럴의 재료 수율을 높이고 배출하는 폐기물의 양이 감소합니다. 내부 계산에 따르면, 표준 펌프의 자재 수율은 약 95,9%이며 Plus.Supply는 배럴당 99.4%의 가용 재료 수율을 달성합니다.이러한 재료 절약, 재료 폐기물 감소 및 폐기 노력을 통해 시스템당 연간 65톤의 CO₂ 절감 효과를 얻을 수 있습니다(EV 배터리 어셈블리의 모범적 갭 필러 도포에 대해 계산됨).
7. 접착제 비드를 검사합니다
비드 검사에서는 우선적으로 품질에 중점을 두지만 지속가능성 측면도 고려합니다. 아트라스콥코의 맞춤형 솔루션을 통해 비드 폭, 위치, 부피 및 연속성의 오류를 탐지할 수 있습니다.
배터리 내의 셀 본딩, 커버 씰링 또는 기타 본딩 및 씰링 작업과 같은 공정을 안전하게 보호할 수 있습니다. 접착제 도포에 대한 즉각적인 피드백을 통해 작업자는 생산 초기 단계에서 결함 또는 품질 문제의 원인을 식별하고 대책을 강구할 수 있습니다.
이를 통해 공정 효율성이 개선되고 스크랩 및 재료 폐기물이 줄어듭니다. 정확한 분주 기술과 비드 검사의 상호 작용을 통해 달성된 정밀도 향상으로 비드 직경과 부피가 작아지고 재료 및 CO2 배출이 줄어듭니다.
3D bead inspection reduces rework, scrap and rejects.
8.분주 시스템의 효율성을 확인합니다
접착제 분주 시스템의 매개변수를 지속적으로 확인하는 것이 매우 중요합니다. 설정을 약간만 변경해도 재료, 에너지 소비, 마모 및 구성품 수명을 개선할 수 있습니다. 다음과 같은 몇 가지 사항을 조사하십시오.
- 배럴 잔여물: 매개변수를 조정하고 스마트한 개조를 통해 남은 배럴에서 발생하는 재료 낭비를 줄일 수 있습니다.
- 퍼지 볼륨 펌프: 펌프 환기 중에 퍼지 볼륨을 최소화하면 배럴 변경 시에 재료가 절약됩니다.
- 퍼지 볼륨 미터: 생산 중단 시 1K/2K 퍼지 볼륨을 최적화하여 일관된 작업 품질로 재료를 절약할 수 있습니다.
- 공기 소비 펌프: 공기 소비와 마모를 최소화하기 위해 펌프 압력을 조절합니다.
- 설정값 배럴 가열: 긴 예열로 인한 에너지 손실을 방지하기 위해 생산 요구 사항에 적응합니다.
애플리케이션 효율성 검사를 통해 시스템 성능을 최적화할 수 있습니다.아트라스콥코의 조사 결과에 따르면, 고객들은 위에서 언급한 최적화 기능을 통해 매년 시스템당 최대 13톤의 CO2를 절약하고(평균 CO2 값을 기준으로 계산) 최대 27%의 비용을 절감할 수 있는 것으로 입증되었습니다.
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