为何电动汽车制造商竞相推进线束自动化？

汽车越来越依赖电子设备。尤其是电动汽车 (EV)，它配备了传感器和执行器，用于调节和保护传动系统的各个方面。汽车线束（连接所有这些电气和电子电路）是电动汽车制造商购买的最大和最重的部件之一。它也是实现全自动化制造及其可能带来的好处的最后一道障碍。

车辆线束是车辆中安全关键部件，尤其是配备高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶技术的电动汽车。线束还为驾驶员便利功能（例如加热座椅、导航以及信息娱乐和通信系统）提供信号和电源。

然而，手工线束生产存在以下问题：

• 手工加工：由于采用手工制作，线束的制造越来越复杂且成本越来越高。

• 供应链复杂性：生产是劳动密集型的，因此大多数线束都是在劳动力成本较低的国家生产的。然而，最终组装通常发生在距离生产地数千英里的地方，这给供应链增加了巨大的运输成本、复杂性和风险。乌克兰战争摧毁了供应链，并抑制了整体汽车销售，而许多线束都是在乌克兰为欧洲汽车市场生产的。

• 质量测试：每条手工生产的线束都必须测试每条电路。这是因为该过程很容易出错。自动化布线可能只需要抽样测试，因为可以实现更一致的质量。

• 订购过多：质量问题非常普遍，以至于一些汽车制造商高管表示，他们需要“订购过多”以确保库存充足且质量合格。对于典型的中档电动汽车，每条线束的成本约为 1,000 至 2,000 美元，因此每笔订单都会造成重大损失（和浪费）。

• 规格过高：每条传统线束都必须使用绝缘线来防止短路，这会增加绝缘重量和成本。此外，电线通常必须比电气要求更重，以便能够承受在车辆组装和使用过程中遇到的物理压力。给电动汽车增加不必要的重量会影响其续航里程，而续航里程较短意味着消费者希望为汽车支付更少的费用。

• 装配返工：在最终装配过程中手动弯曲和扭曲线束时经常会遇到质量问题。

• 维修和召回：保修索赔成本高昂，车辆召回成本更高。2022 年，CNET 报道称，日产因存在火灾风险召回了近 70 万辆 2014-2016 年 Rogue SUV。该问题是由密封不良的接线连接器引起的。同年，美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 指出，电气系统故障和故障占所有车辆召回的 20%。

• 声誉：召回事件对汽车品牌声誉造成的损失是无法估量的，但可能高达数千万美元。

  
  

鉴于上述担忧，由欧洲区域发展基金资助并于 2023 年 3 月发表的研究得出结论：“线束行业的自动化仍然是最大的缺陷。尽管有研究成果和专利，但据我们所知，这些解决方案均未在现场实施，而且最先进的制造工艺仍然是高度劳动密集型的。”

克服生产挑战

为应对线束挑战，人们进行了多次尝试。一些制造商尝试实现线束生产自动化，但存在局限性。大多数自动化机器只是将电线捆扎在一起，在某些情况下，将连接器固定在电线末端。不可避免地，仍然需要手工操作，例如目视检查端接、将线束固定在一起以形成完整的线束，以及确保电线在此过程中不会缠结或损坏。

此外，传统自动化尚未解决与重量、易碎性或供应链物流相关的问题。但有一种新的混合增材制造和自动化工艺，可以提供更高的自动化程度和可靠性。

它使用“电气功能自动化”机器人单元，可以完全或部分替换传统线束。它消除了或至少减轻了对手动流程的需求——为电动汽车电池组、信息娱乐系统等添加电导体。

一种新型自动化

配备可互换工具的精密五轴机器人可以在金属、陶瓷或聚合物表面添加 3D 聚合物特征。它可以处理复杂的形状，添加裸线或绝缘线，并连接电连接器以使组件正常工作。机器人还可以布线直径最大为 3 毫米（约为 13 AWG）的导线。这意味着每根导线可以承载超过 20 安培的电流，足以满足低电平信号和功能，包括为继电器或风扇供电。

将每根电线固定到基板上既快捷、经济又灵活。基板也可以是组件。例如，它可以是电池组，也可以是用于承载接线以连接到组件的部件。它可以是刚性的，也可以是柔性的。由于每根电线都是单独固定的，因此可能不需要绝缘，从而节省成本和重量。由于它的位置牢固，因此也不太容易受到环境和机械损坏。

集成了布线的成品或部件也适合采用机器人进行最终组装。通过将电气导体和部件的集成与车辆最终组装放在一起，可以降低劳动力和供应链风险。

自动化竞赛

在电动汽车制造中，线束生产自动化可以减小子组件及其零部件的尺寸和重量，从而实现在岸制造。它还可以提高车辆的可靠性，降低售后保修和召回成本，并保护汽车制造商投入大量资金打造的品牌价值。

本文描述的五轴机器人单元预计将在未来 12 到 18 个月内集成到电动汽车生产线中。我们想知道谁将占据领先地位？

文章转载自微信公众号：汽车研究院auto