Sicherheit in der Batterieproduktion Erstes Roboter-Energieführungssystem für den Trockenreinraum

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Um eine sichere und zuverlässige Energieversorgung von Robotern in der Batterieproduktion zu gewährleisten, hat der Motion-Plastics-Spezialist Igus die Triflex R TRC entwickelt: die erste Roboter-Energieführung mit Trockenreinraum-Zertifikat des Fraunhofer IPA für ISO Klasse 4-5.

Mit der wachsenden Nachfrage nach Elektroautos steigt auch der Bedarf an qualitativ hochwertigen Lithium-Ionen-Batterien. Aus diesem Grund sollten sie im Idealfall bei minimaler Luftfeuchtigkeit und möglichst großer Partikelfreiheit in sogenannten Trockenreinräumen gefertigt werden. Gleichzeitig muss in dieser Umgebung automatisiert werden, weil sich Menschen nicht lange in Trockenreinräumen aufhalten dürfen. Daher hat Igus für diesen Einsatz ein Roboter-Energieführungssystem entwickelt.

Wie eine Roboter-Energieführung aussehen kann, die bei hohen Geschwindigkeiten und immer kleineren Drehradien zuverlässig funktioniert, zeigt der Hersteller bereits seit einigen Jahren mit der Triflex R: einer dreidimensional beweglichen Energiekette aus Hochleistungskunststoff für Mehrachs-Roboter. Doch spezielle Einsatzbereiche wie die Batteriefertigung stellen immer höhere Anforderungen an die eingesetzten Maschinenkomponenten. Mit der Triflex R TRC und dem dazugehörigen Federstabmodul bietet der Hersteller daher jetzt das erste für Trockenreinraum-Anwendungen zertifizierte Roboter-Energieführungssystem. Es wurde speziell für die Leitungsversorgung von Industrierobotern entwickelt, die in der Batteriezellenfertigung zum Einsatz kommen. Die zusätzliche ESD-Zertifizierung erweitert die Anwendungsmöglichkeiten.

ESD-Material für doppelte Sicherheit

Das System besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten: einer dreidimensional beweglichen Energiekette und einem Federstabmodul. Die E-Kette ist eine geschlossene Variante der Triflex R, die komplett aus ableitfähigem ESD-Material besteht – einschließlich Anschlusselementen mit Zugentlastung. Somit besteht kein Risiko einer Beschädigung ESD-sensitiver Teile durch abrupte Entladung. „Wir haben uns dazu entschieden, die Triflex R TRC von Anfang an aus ESD-Material herzustellen, da dies in der Batteriefertigung noch häufiger gefordert wird als die Trockenreinraum-Tauglichkeit“, erklärt Matthias Meyer, Geschäftsbereichsleiter Triflex E-Ketten und Robotics bei Igus. „Unser Hochleistungskunststoff Igumid ESD wurde mit über zehn Millionen Zyklen im hauseigenen Labor getestet und bewährt sich seit Jahren in unterschiedlichsten Anwendungen.“

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Mit der neuen Roboter-Energieführung profitieren Kunden gleich doppelt: Sie sparen Kosten, da das Material inzwischen zum Standardprogramm gehört, und erhalten mehr Sicherheit durch ein bereits jahrelang erprobtes Material und Produkt. Der Hersteller hat auch weitere ESD-Ketten standardmäßig im Programm. Ein weiteres Plus der Hochleistungskunststoffe: Durch integrierte Festschmierstoffe benötigen sie keinerlei Schmierfett, das im Trockenreinraum sofort aushärten würde.

Einfache und schnelle Montage durch vorgefertigte Module

Die Roboter-Energieführung besteht neben der Energiekette auch aus einem Federstabmodul. Das System ähnelt einer Stabangelrute. Zwei integrierte Glasfaserstäbe dienen dazu, die Energiekette bis zur 5. Achse zu stabilisieren und einen Kontakt zwischen Roboter und Energiekette zu verhindern. Dies ermöglicht einen nahezu berührungsfreien Produktionsablauf, sodass bei den Rotationsbewegungen keine Partikel erzeugt werden. Die vorgefertigten Module erlauben zudem eine einfache und schnelle Montage. Da keine Berührungspunkte vorhanden sind, kann das Energieführungssystem auch problemlos mit anderen, separat zertifizierten Produkten im Trockenreinraum eingesetzt werden, was dem Kunden mehr Flexibilität bietet.

Test mit bestmöglichem Ergebnis bestanden

Geprüft wurde die TRC.40 in einem Trockenreinraum des Fraunhofer IPA mit einem Taupunkt von -40 Grad Celsius, was einer relativen Luftfeuchtigkeit von weniger als einem Prozent bei 22 Grad Celsius Raumtemperatur entspricht. Nach den Tests erhielt das komplette System aus Kette und Federstabmodul als erstes Produkt dieser Art die Zertifizierung für die ISO-Klasse 4 – und damit das bestmögliche Ergebnis, das mit dem aktuellen Stand der Technik erzielt werden konnte. Nur bei schnelleren Bewegungen (v = 2,0 Meter pro Sekunde / a = 4,0 Meter pro Quadratsekunde) erhält das System die ISO Klasse 5. Neben der Triflex R TRC schloss auch die E6.29-Energiekette bereits im vergangenen Jahr als erste trockenreinraumzertifizierte Lösung mit dem bestmöglichen Ergebnis ISO Klasse 4 ab. Damit erfüllen sie die höchsten Ansprüche für den Einsatz in Trockenreinräumen.