Simultane Produkt- und Prozessentwicklung eines automatisierungsgerechten Ladestation-Outlet-Moduls (SUPPLy)

Abstract

Die Elektromobilität ist eine Schlüsseltechnologie der Zukunft, steckt jedoch noch in einer Vor-Marktphase. Die Herstellung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge ist derzeit noch von manuellen Prozessen geprägt, ineffizient und teuer. Das physische Design und die eingesetzten Montagetechnologien sind dabei noch nicht für eine vollständige Automatisierung geeignet. Zudem ist die Marktnachfrage noch nicht hoch genug, um eine wirtschaftlich rentable vollautomatisierte Produktion zu ermöglichen. Daher zielt das Forschungsvorhaben SUPPLy darauf ab, die Produktionsprozesse für Ladestationen zu automatisieren, um die Herstellungskosten zu senken und die Effizienz zu steigern. Dies soll durch ein modulares, automatisierungsgerechtes Produktdesign und einen skalierbaren Fertigungsprozess erreicht werden. Das Hauptziel besteht darin, ein automatisierungsgerechtes Outletmodul zu entwickeln, dessen Herstellung skalierbar und zukunftsfähig gestaltbar ist. Das Forschungsvorhaben umfasst die Analyse bestehender manueller Produktionsprozesse, die Entwicklung eines Referenzplanungsprozesses für die digitale Produktentwicklung und Montage, die technische Spezifikationen und Entwicklung eines automatisierungsgerechtes Ladestationsmodul. Dabei werden kritische Kernprozesse der Montage prototypisch untersucht und die gesamte Produktionslinie mittels Methoden der digitalen Fabrik abgesichert und im virtuellen Raum abgebildet. Das Ergebnis des Projekts umfasst neben dem Muster eines automatisierungsrechten Outletmoduls sowohl einen Referenzplanungsprozess dokumentiert in einem VDMA-Einheitsblatt als auch mehrere Demonstratoren, die die technische Umsetzbarkeit unterschiedlicher, automatisierter Montageprozesse für Ladestationen nachweisen. Darüber hinaus erfolgte die digitale Planung einer skalierbaren Produktionslinie auf Basis einer Flexible Manpower Line in einer U-Shape-Anordnung. Die Umsetzung der Automatisierungsgerechtheit zeigte einen Trend zum Einsatz von Platinentechnologie und der Reduktion von flexiblen Kabeln. Durch die Manifestierung in Designregeln, lassen sich die Erkenntnisse auf mechatronische Produkte übertragen. Datei-Upload durch TIB Electromobility is a key technology of the future, but is still in a pre-market phase. The production of charging stations for electric vehicles is currently still characterized by manual processes, inefficient and expensive. The physical design and the assembly technologies used are not yet suitable for full automation. In addition, market demand is not yet high enough to enable economically viable, fully automated production. The SUPPLy research project therefore aims to automate the production processes for charging stations in order to reduce manufacturing costs and increase efficiency. This is to be achieved through a modular, automation-oriented product design and a scalable manufacturing process. The main objective is to develop an outlet module that is suitable for automation and whose production is scalable and future-proof. The research project includes the analysis of existing manual production processes, the development of a reference planning process for digital product development and assembly, the technical specifications and development of an automation-compatible charging station module. Critical core assembly processes will be examined as prototypes and the entire production line will be validated using digital factory methods and mapped in virtual space. In addition to the sample of an outlet module with automation rights, the results of the project include a reference planning process documented in a VDMA standard sheet as well as several demonstrators that prove the technical feasibility of different automated assembly processes for charging stations. In addition, the digital planning of a scalable production line based on a Flexible Manpower Line in a U-shape arrangement was carried out. The implementation of automation compatibility showed a trend towards the use of circuit board technology and the reduction of flexible cables. By manifesting this in design rules, the findings can be transferred to mechatronic products