B&R( 비앤드알산업자동화 )의 ACOPOStrak ( 아코포스트랙 ) 이송 시스템은 원형 배터리 셀에 대한 X-선 검사 시스템에 사용된다.

최대한의 유연성, 여러 라인에 걸친 간단한 병렬 작동 및 고도로 제어 가능한 생산 흐름을 갖춘 이 시스템은 비용 효율적인 작동과 인상적인 테스트 성능을 결합한다.

배터리 생산은 전체 전기차 생산에서 차지하는 비중이 작지만 경제적, 전략적 중요성은 엄청나다. 수용 및 차량 시장 침투는 모바일 에너지 저장 시스템의 품질과 가격에 달려 있다.

전기 자동차 비용의 약 1/3은 배터리가 차지한다. 배터리 용량에 따라 달라지는 차량의 범위는 여전히 대부분의 구매자에게 가장 중요한 기능이다. 배터리의 품질과 신뢰성은 안전과 주행 특성에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 생산 중 배터리를 100% 검사하는 것이 필수적이다. X-ray 검사는 배터리의인라인검사 를 위한 일반적인 방법으로 자리 잡았다.

분당 175개의 원형 셀에서 X선 검사

하노버에 소재한 Exacom GmbH는 각형 및 원형 배터리 셀 검사를 전문으로 한다.

이 회사는 원형 셀의 X선 검사를 위한 iXcell 시스템을 유명 전기 자동차 제조업체의 기가팩토리에 공급했다. 분당 약 175 셀의 요구되는 검사 속도를 달성하기 위해, B&R Industrial Automation의 ACOPOStrak 이송 시스템이 시스템에 사용된다.

Exacom의 전무 이사인 Hagen Berger는 “기본적으로 X선 검사에는 두 가지 결정적인 요소가 있습니다. 이미지 획득을 마스터해야 하는데, 이는 가능한 한 최단 시간에 최대의 신뢰성으로 고품질 이미지를 캡처하는 프로세스를 사용해야 한다는 것을 의미하며, 적절한 운송 시스템도 필요합니다”라고 설명한다.

B&R의 ACOPOStrak은 전기 자동차 제조업체의 기가팩토리에 있는 전체 배터리 생산 시설에 사용된다. iXcell을 사용한 X-ray 검사는 생산 라인에 완전히 통합되어 중요한 생산 단계에서 각 배터리 셀을 검사하고 테스트가 실패할 경우 즉시 배출한다. 즉, 결함이 있는 셀은 전체 공정에서 끌려가지 않고 라인 끝에서 배출되어 수율, 원자재 및 에너지 손실을 초래할 수 있다.

그러나 iXcell 스테이션의 인라인 통합은 X-ray 시스템이 생산 흐름에 보조를 맞추고 병목 현상이 발생하지 않아야 함을 의미한다. 분당 150개에서 175개의 배터리 셀이 자동 와인딩 머신을 떠나 배터리 셀 생산에 사용되며, 각 셀은 약 340밀리초의 시간 내에 처리되어야 한다. Hagen Berger: "이 요구 사항을 충족하기 위해 우리는 ACOPOStrak 운송 시스템의 가능성을 이용한다. 검사하는 동안 배터리 셀이 있는 개별 셔틀은 완전히 정지해야 한다. 정지 후 각 후속 진동은 테스트 주기를 연장한다. 이것이 바로 B&R의 전문가들이 이송 시스템 컨트롤러를 구성하여, X-선 스테이션의 셀이 가능한 최대한의 감속과 사전 정의된 모션 프로파일로 감속되고 진동이 최대한으로 억제되도록 하는 이유이다.

iXcell: X-ray 검사 시스템은 원형 셀 생산의 요구 사항을 충족하도록 설계됐다.

게임 체인저로서의 시스템 레이아웃의 최대 유연성

그러나, 무엇보다도, 매니징 디렉터 Berger는 ACOPOStrak 시스템 레이아웃의 거의 무제한적인 유연성을 독특한 판매 포인트로 보고 있다. “종래의 모노레일 시스템과는 대조적으로, B&R은 전체 시스템의 설계에 있어서 높은 수준의 유연성을 제공하며, 특히 서로 다른 공정 단계들을 연결할 때 그러합니다. 전자식 전환기를 사용하면 결함이 있는 셀을 쉽게 배출하거나, 병렬 제품 흐름을 설정하거나, 필요한 경우 예를 들어 서비스가 필요한 경우 생산을 중단하지 않고도 프로세스를 특정 스테이션으로 보낼 수 있습니다. 내가 아는 한, 다른 어떤 제조업체도 이러한 형태로 이것을 할 수 없습니다.”

버거는 예를 들어 이것이 실제로 무엇을 의미하는지 설명한다. “ACOPOStrak의 설계는 기가팩토리에 있는 4개의 와인더에서 원형 셀을 픽업하여 2개의 X선 시스템을 통해 공급하는 것을 가능하게 합니다. 경로 유연성 덕분에 필요한 경우 터닝 스테이션으로 이동할 수도 있어 90도 회전된 테스트 시편이 있는 셀을 시스템을 두 번 통과할 수 있습니다.”

ACOPOStrak: 두 개의 검사 시스템을 최대한의 유연성으로 공정에 통합할 수 있으며, 전자 스위치가 이를 가능하게 한다.

디지털 트윈으로 더 빠르게 목표 달성

이 배터리 제조업체를 위해 특별히 개발된 X-ray 시스템을 설계할 때, Exacom은 ACOPOStrak 디지털 트윈과 하노버의 B&R 지사와 오스트리아 에겔스베르크의 본사로부터 엔지니어링 지원을 받았다. “우리는 6개월이라는 기간 내에 X-ray 시스템을 설계하고 이를 배터리 생산에 통합해야 했습니다. 이것은 도전이었고 우리는 B&R의 지원에 정말 감사했습니다”라고 Berger는 설명한다.

매우 짧은 시간 내에 시스템 설계와 테스트 표본이 X선 시스템에 들어오고 나가는 위치가 디지털 시뮬레이션을 통해 테스트되고 정의되었다. 여기에는 버퍼링, 방전 및 재료 흐름을 포함한 배터리 테스트 시편 취급을 최적화하기 위해 적절한 라인 레이아웃을 찾는 것도 포함되었다. Berger는 만족스럽게 요약한다. “이러한 가속화된 개발은 시행착오를 줄였으며 개발 프로세스 초기에 세포와 운반체를 어떻게 배치해야 하는지 결정할 수 있게 해주었습니다.”

엑사콤(Exacom)의 경우, 디지털 트윈을 사용한 시뮬레이션의 반가운 부작용은 시뮬레이션 모델의 소스 코드를 하드웨어로 직접 전송할 수 있다는 점이었다. “대체로 훌륭한 팀워크입니다”라고 Berger 전무 이사는 결론을 내린다.

Exacom은 비파괴 이미징 솔루션의 선도적인 글로벌 공급업체인 Viscom AG의 자회사이다. 하노버에 본사를 둔 이 회사는 배터리 생산을 위한 특수 X선 솔루션의 개발 및 생산에 대한 그룹의 전문 지식을 결합한다. 이를 위해 X-ray 및 광학 배터리 검사 솔루션의 포괄적인 포트폴리오가 제공된다.

하겐 버거(Hagen Berger), 엑사콤(Exacom) CEO

“우리는 6개월 이내에 X-ray 시스템을 설계하고 이를 배터리 생산 공정에 통합해야 했습니다. 그것은 도전이었고, 우리는 B&R로부터 받은 지원에 정말로 감사했습니다.”