El blanking láser llega al OEM automotriz

Dos transportadores telescópicos anchos se mueven en tándem debajo de los cabezales de corte láser activos, manteniendo un espacio constante debajo para evacuar los humos y el material fundido.

Un día, a principios de 1974, los entonces editores de The FABRICATOR examinaron un manuscrito sobre una tecnología de vanguardia que había pasado años en el laboratorio, pero que en ese momento comenzaba a aparecer en el taller de fabricación.Junto a unfoto granulada de un láser de CO2 de 500 vatios montado en una máquina cortadora de oxicombustible, el artículo decía: \\"Ahora, después de todos estos años de promesas, los láseres se han convertido en una herramienta aceptable para trabajar metales \\".

Esto resultó ser un eufemismo.Todos estos años después, el láser domina la fabricación de chapa de precisión.Ha florecido en parte debido a su capacidad para cortar cualquier forma en cualquier orientación.Diseños de nido en un láser de cama planaen un taller de trabajo de alto volumen y mezcla de productos se asemejan a obras de arte.

Por supuesto, a medida que aumentan los volúmenes de pedidos, el corte por láser tradicionalmente ha tenido menos sentido económico.Este siguió siendo el caso incluso cuando el láser de fibra arrasó en el mercado hace más de una década.Un láser de fibra increíblemente rápido se ve increíblementeproductivo, pero el cabezal de corte aún necesita trazar el perfil de la pieza.

Una prensa de estampado puede cortar el perfil de una pieza en bruto de una vez, de ahí el dominio de la prensa de estampado en el corte de gran volumen, particularmente en la industria automotriz.No hay forma de que un láser pueda superar una línea de supresión tradicional conprensas de estampado mecánicas, ¿verdad?

No necesariamente.Las líneas de corte por láser han llegado a algunos de los primeros usuarios de todo el mundo, incluido SET Enterprises, un centro de servicio de metales con sede en Michigan.En 2016, Daimler instaló dos líneas de corte láser en el Mercedes-Planta de Benz en Kuppenheim, Alemania.Una línea más de corte por láser comenzó la producción en otra planta de Mercedes-Benz en Alemania a principios de este año, y una cuarta línea está en etapa de ensamblaje.

Las últimas líneas de corte por láser exhiben la flexibilidad \\"sin herramientas \\" que la mayoría de los fabricantes de metales con láseres de corte de lecho plano han disfrutado durante años.Pero algunas líneas de supresión de láser también coinciden, y a veces superan, la velocidad de muchoslíneas de corte basadas en prensa instaladas en todo el mundo.Es una hazaña que los editores de The FABRICATOR en 1974 probablemente no podrían haber imaginado.

Algo de historia

El término blanking láser no es nuevo, pero puede generar confusión, especialmente para quienes están fuera de la cadena de suministro automotriz.No está relacionado de ninguna manera con \\"espacios en blanco soldados a medida \\", a veces llamados \\"espacios en blanco soldados con láser \\", en los que diferentesLos perfiles cortados se unen mediante soldadura láser para crear una única pieza en bruto que tiene propiedades adaptadas a la aplicación.

El concepto detrás del blanking láser en los EE. UU. Se remonta a la década de 1990.Alrededor del cambio de milenio, un consorcio de varias empresas llamado Laser Blanking Central hizo una pregunta que, en retrospectiva, se adelantó a su tiempo: ¿Qué pasaría si un¿La prensa de corte podría ser reemplazada por un sistema de corte por láser alimentado por bobina?

El grupo, que incluía empresas como DCT en Sterling Heights, Michigan, y Alabama Laser Systems en Munford, Alabama, junto con expertos en láser como Charles Caristan (ahora miembro técnico de Air Liquide), desarrolló algunosconceptos.Se alimentaría una bobina a un nivelador de precisión, luego a una cama de corte por láser, después de lo cual los robots u otros dispositivos descargarían las partes cortadas y (cuando fuera necesario) desecharían el esqueleto.Desde entonces, avanzando la tecnología,incluido el láser de fibra de alto brillo, ha hecho realidad ese concepto.

¿Por qué láser blanking?

La industria automotriz actual tiene más variaciones de modelos que nunca, lo que, por supuesto, ha hecho que los cambios de matriz sean un objetivo de mejora.El intercambio de troqueles de un minuto (SMED) es una gran idea, pero no tener un troquel para cambiar en primer lugar es inclusomejor.

Cada uno de los tres cabezales láser del sistema tiene su propio pórtico.

Un troquel de corte es más rentable cuando produce espacios en blanco con líneas rectas y ángulos.Un láser prefiere trabajar con una pieza en bruto contorneada, donde el cabezal de corte nunca tiene que desacelerar por completo, girar y acelerar en un ángulo agudo.esquina, y da la casualidad de que muchas de esas formas contorneadas ayudan a la conformabilidad en una prensa de estampado, particularmente para el proceso de dibujo.Independientemente de la forma de la pieza en bruto, el corte por láser permite a los ingenieros modificarlo para lograr una mejor formación.

Los automóviles y camiones del futuro también deberán ser más livianos y seguros, de ahí la demanda de aceros avanzados de alta resistencia y otros materiales con proporciones aparentemente cada vez mayores de resistencia a espesor.Estos materiales no son amablesmuere el blanking.Al láser, por otro lado, no le importa la resistencia a la tracción de un material, solo el grosor y la capacidad del grado del material para absorber la energía del láser.El blanking láser no elimina todas las preocupaciones sobreMateriales de alta resistencia (el material alimentado por bobina aún debe nivelarse antes de que llegue a los cabezales de corte por láser), pero quitar el troquel de corte mitiga un buen número de obstáculos técnicos.

Una danza muy coreografiada

Andreas Heuer, jefe de tecnología de conformado en Mercedes-Benz para las plantas de Gaggenau y Kuppenheim, comenzó a analizar el proceso al principio por razones puramente pragmáticas: la empresa no quería alterar su planta existente para dejar espacio paracimientos de máquinas enormes, pozos de bucle y una bahía alta para los puentes grúa necesarios para cambiar las matrices de corte.

\\"No necesitamos espacio adicional para el almacenamiento de matrices y no necesitamos gastos generales

La tecnología también es muy beneficiosa para nosotros, porque tenemos un número cada vez mayor de tipos de vehículos.

\\"[El corte por láser] también ha simplificado los cambios geométricos durante la introducción de nuevos juegos de matrices [para conformado] \\", continuó Heuer, y agregó que algunos cambios de geometría en blanco han ayudado a los procesos de dibujo posteriores.\\"Para algunos conjuntos,creó de seis a ocho geometrías [en blanco] diferentes.Esto nos ha permitido implementar cambios rápidamente sin interrumpir la producción actual. \\"

Daimler ahora está utilizando supresión láser para producir varios componentes externos del cuerpo críticos desde el punto de vista cosmético.\\"La planta está alcanzando una velocidad de línea en algunas aplicaciones de hasta 60 metros por minuto \\", dijo Manuel Hunger, director deventas en Schuler, que diseñó y construyó las líneas de corte por láser de Daimler.\\"Por ejemplo, la línea ha producido más de 40 campanas por minuto \\".

\\"Cortamos espacios en blanco para todas las partes exteriores de la carrocería y partes estructurales más grandes para la carrocería principal de los automóviles y camiones Mercedes-Benz\", continuó Heuer.\\"Usamos los grados típicos utilizados por otros fabricantes de automóviles, como acero galvanizado y aluminio,con un grosor de 0,65 a 1,5 mm. \\"

Mirar la línea de supresión láser de la planta en acción es como ver una danza muy coreografiada, en la que cada componente electrónico y mecánico juega un papel fundamental.Una bobina se carga en un sistema de pago de doble bobina como el anterior.la bobina está en proceso.Si el nuevo material lo requiere, los cassettes de rodillos niveladores de precisión se intercambian automáticamente en unos pocos minutos.Cuando es necesario cambiar la bobina, el desenrollador recoge y presenta la nueva bobina, que se alimentacon holgura (sin bucle) a través del nivelador y en el sistema de corte por láser.

El área de trabajo de corte por láser tiene tres cabezales de corte por láser, cada uno con una fuente de energía de láser de fibra IPG de 4 kW separada.Las cabezas se mueven tanto en la dirección X como en la Y (a lo largo de la tira).

Hunger dijo que tener tres cabezales de corte láser logra un buen equilibrio.Tener menos cabezas reduce la velocidad de supresión, mientras que tener más cabezas conduce a un número excesivo de perforaciones, aceleraciones y desaceleraciones, simplemente porquecada cabezal láser estaría cortando solo una pequeña porción del nido que pasa por debajo de él.Y como parte de una hoja de alimentación continua, el nido realmente \"pasa por debajo\" del láser.

Las piezas cortadas se apilan, se transportan fuera del sistema y se colocan en etapas, listas para ser transportadas aguas abajo.

La tecnología central del corte por láser no radica en el corte con láser en sí, sino en lo que sucede debajo de la ranura.La tira debe seguir moviéndose, tener espacio debajo para evacuar el material fundido y permanecer completamente apoyada.-todo al mismo tiempo.

Para que esto suceda, los sistemas de corte por láser hacen un uso inteligente de los transportadores telescópicos.En los sistemas de corte por láser de Daimler, dos transportadores anchos, uno delante de los cabezales láser activos y otro detrás, colocados con un espacio constante entreellos — moverse hacia adelante y hacia atrás en la dirección X (con y contra el flujo de material), sincronizado con la acción de corte.Esto asegura que el sistema siempre mantenga un espacio constante debajo de la acción de corte, donde la gravedad y unExtraiga al vacío el material fundido, las partículas y los vapores del propio corte.Schuler llama a este sistema de extracción de humos y transportador sincronizado \\"Tecnología DynamicFlow \\".

Desapilado y desapilado

Después del corte viene el desapilado y el desapilado, dos elementos críticos sin los cuales el corte por láser no tendría mucho sentido.Sí, algunos sistemas de supresión láser se han vuelto tan rápidos en ciertas aplicaciones que están superando a algunossistemas de blanking convencionales, pero ese hecho no significaría mucho si los espacios en blanco tuvieran que clasificarse manualmente.

Como explicó Hunger, el corte por láser tiene varios escenarios de desanidación, donde las partes buenas se separan de la chatarra.El primero involucra trabajos que cortan nidos que no dejan rastro alguno.Capuchas con supresión láser de Daimler, una de corte de línea comúntras otro, son un buen ejemplo.Los espacios en blanco de la campana abarcan todo el ancho de la tira, emergen de la celda láser, pasan por un proceso de limpieza y luego se envían por transportadores separados a apiladores de alto rendimiento que son similares alos que se utilizan en las líneas de supresión tradicionales.

\\"Estamos haciendo esto [en Daimler] porque el apilamiento de robots no es lo suficientemente rápido para la aplicación \\", dijo Hunger.

Otro escenario de desanidación involucra un nido con desechos que se desprenden en una operación llamada \\"desprendimiento de gravedad \\", que ocurre fuera del área de trabajo del láser.Este método solo funciona si la chatarra está orientada y formada de tal maneraque se desprenda fácilmente de la tira.

A partir de aquí, el apilamiento puede ocurrir de dos formas.Si la orientación de la pieza lo permite, y se demuestra que el desprendimiento por gravedad es confiable, las piezas cortadas pueden fluir directamente a los apiladores, tal como lo harían en una situación sin desperdicios, mientras quela chatarra cae en un conducto de chatarra y en un contenedor.Alternativamente, una serie de robots pueden tomar las piezas del esqueleto y transportarlas por el conducto de desechos a una cinta transportadora que conduce al apilador.

Limpieza en Blanking

Daimler blanquea las partes externas del cuerpo cosméticamente críticas, de ahí la necesidad de un proceso de limpieza de piezas en bruto a base de cepillo después del corte con láser.\\"La suciedad y el polvo eran preocupaciones importantes para nosotros \\", dijo Heuer, y agregó que incluso sin elpaso de limpieza adicional, el proceso dejó \\"solo un polvo menor que sería irrelevante para los siguientes pasos del proceso.

\\"A día de hoy podemos decir que el equipo, al igual que las líneas de obturación tradicionales, necesita una limpieza frecuente para garantizar la limpieza en blanco. Actualmente realizamos una limpieza estándar quincenal y una limpieza intensiva semestral de todos los transportadores. \\"

\\"Para reducir la limpieza manual de la línea, cada cinta transportadora puede equiparse con una unidad de limpieza con cepillo \\", agregó Hunger.

Por supuesto, los volúmenes de las piezas deben ser adecuados.\\"El sistema de corte por láser no es ideal para manejar [muchas] formas diferentes al mismo tiempo \\", dijo Hunger, y agregó que también requiere que las piezas sin lengüetas tengan al menos 250 mm de largo o ancho.

Por supuesto, los talleres de fabricación de prototipos y de alto volumen y bajo volumen probablemente no verán un uso para este tipo de equipo de blanqueo láser en el futuro previsible.Pero si aumenta el volumen parcial, la historia podría cambiar.Si la mezcla de corte de un fabricante o centro de serviciolos perfiles se pueden denesiar, apilar y enviar de forma rápida y rápida, el blanking láser se convierte entonces en una posibilidad clara.