A supressão do laser atinge o OEM automotivo

Dois transportadores telescópicos largos movem-se em conjunto sob as cabeças de corte a laser ativas, mantendo uma lacuna consistente abaixo para que os gases e o material fundido sejam evacuados.

Um dia, no início de 1974, os então editores do FABRICATOR leram um manuscrito sobre uma tecnologia de ponta que havia passado anos no laboratório, mas que estava começando a aparecer no chão de fábrica.Próximo a umfoto granulada de um laser de CO2 de 500 watts montado em uma máquina de corte de oxicorte, o artigo afirmava: \\"Agora, depois de todos esses anos de promessa, os lasers se tornaram uma ferramenta aceitável para usinagem de metais. \\"

Isso acabou sendo um eufemismo.Todos esses anos depois, o laser domina a fabricação de chapas de metal de precisão.Ele floresceu em parte por causa de sua capacidade de cortar qualquer forma em qualquer orientação.Layouts Nest em uma base plana a laserem uma grande variedade de produtos, a job shop de baixo volume se assemelha a obras de arte.

É claro que, à medida que os volumes de pedidos aumentam, o corte a laser tradicionalmente faz menos sentido do ponto de vista econômico.Este continuou a ser o caso, mesmo quando o laser de fibra conquistou o mercado há mais de uma década.Um laser de fibra fantasticamente rápido parece incrivelmenteprodutivo, mas a cabeça de corte ainda precisa traçar o perfil da peça.

Uma prensa de estampagem pode cortar o perfil de uma peça bruta de uma só vez, daí o domínio da prensa de estamparia em recortes de alto volume, particularmente na indústria automotiva.Não há como um laser ultrapassar uma linha de apagamento tradicional comprensas de estampagem mecânicas - certo?

Não necessariamente.As linhas de apagamento a laser chegaram a alguns dos primeiros usuários em todo o mundo, incluindo SET Enterprises, um centro de serviços de metal com sede em Michigan.Em 2016, a Daimler instalou duas linhas de apagamento de laser na Mercedes-Fábrica da Benz em Kuppenheim, Alemanha.Mais uma linha de apagamento a laser iniciou a produção em outra fábrica da Mercedes-Benz na Alemanha no início deste ano, e uma quarta linha está em fase de montagem.

As linhas de apagamento a laser mais recentes exibem a flexibilidade \\"sem ferramentas \\" que a maioria dos fabricantes de metal com lasers de corte plano desfrutam há anos.Mas algumas linhas de apagamento do laser também correspondem, e às vezes excedem, a velocidade de muitoslinhas de apagamento baseadas em prensa instaladas em todo o mundo.É um feito que os editores do The FABRICATOR em 1974 provavelmente não poderiam ter imaginado.

Um pouco de história

O termo apagamento a laser não é novo, mas pode gerar confusão, especialmente para quem está fora da cadeia de suprimentos automotiva.Não está de forma alguma relacionado a \\"peças brutas soldadas sob medida, \\" às vezes chamadas de \\"peças brutas soldadas a laser, \\" em que diferentesperfis cortados são unidos por soldagem a laser para criar uma única peça bruta com propriedades personalizadas para a aplicação.

O conceito por trás da supressão do laser nos Estados Unidos remonta à década de 1990.Por volta da virada do milênio, um consórcio de várias empresas chamado Laser Blanking Central fez uma pergunta que, em retrospecto, estava à frente de seu tempo: E se umA prensa de corte pode ser substituída por um sistema de corte a laser alimentado por bobina?

O grupo, que incluiu empresas como DCT em Sterling Heights, Michigan, e Alabama Laser Systems em Munford, Alabama, junto com especialistas em laser como Charles Caristan (agora um membro técnico da Air Liquide), desenvolveu algunsconceitos.Uma bobina seria alimentada em um nivelador de precisão e, em seguida, em uma mesa de corte a laser, após a qual robôs ou outros dispositivos descarregariam as peças cortadas e (quando necessário) descartariam o esqueleto.Desde então, o avanço da tecnologia,incluindo o laser de fibra de alto brilho, tornou esse conceito uma realidade.

Por que a supressão a laser?

A indústria automobilística de hoje tem mais variação de modelos do que nunca, o que, é claro, tornou as trocas de matrizes um alvo para melhorias.Troca de matrizes de um minuto (SMED) é uma ótima ideia, mas não ter uma matriz para trocar em primeiro lugarMelhor.

Cada uma das três cabeças de laser do sistema possui seu próprio gantry.

Uma matriz de moldagem é mais econômica quando produz moldes com linhas retas e ângulos.Um laser prefere trabalhar com uma peça bruta contornada, onde a cabeça de corte nunca tem que desacelerar totalmente, virar e acelerar em torno de umcanto - e acontece que muitas dessas formas contornadas auxiliam na conformabilidade em uma prensa de estamparia, especialmente para o processo de estampagem.Independentemente do formato do vazio, o apagamento a laser permite que os engenheiros o ajustem para uma melhor conformação.

Os carros e caminhões do futuro também precisarão ser mais leves e seguros, daí a demanda por aços avançados de alta resistência e outros materiais com relações de resistência e espessura aparentemente sempre crescentes.Esses materiais não são gentis paramatrizes de estampagem.O laser, por outro lado, não se preocupa com a resistência à tração do material, apenas com a espessura e a capacidade do tipo do material de absorver a energia do laser.A supressão do laser não elimina todas as preocupações sobremateriais de alta resistência - o material alimentado por bobina ainda precisa ser nivelado antes de atingir os cabeçotes de corte a laser - mas a remoção da matriz de corte mitiga um bom número de obstáculos técnicos.

Uma dança altamente coreografada

Andreas Heuer, chefe de tecnologia de conformação da Mercedes-Benz para as fábricas de Gaggenau e Kuppenheim, começou a olhar para o processo por razões puramente pragmáticas: a empresa não queria alterar sua fábrica existente para abrir espaço paraenormes fundações de máquinas, poços em loop e um vão alto para as pontes rolantes necessárias para trocar as matrizes de estampagem.

\\"Não precisamos de espaço adicional para armazenamento de matrizes, e não precisamos de sobrecarga

a tecnologia também é muito benéfica para nós, porque temos um número cada vez maior de tipos de veículos.

\\"[A supressão a laser] também simplificou as mudanças geométricas durante a introdução de novos conjuntos de matrizes [para conformação], \\" Heuer continuou, acrescentando que algumas mudanças na geometria da peça bruta auxiliaram os processos de desenho posteriores.\\"Para alguns conjuntos, nóscriou de seis a oito geometrias diferentes [em branco].Isso nos permitiu implementar mudanças rapidamente sem interromper a produção atual. \\"

A Daimler agora está usando o apagamento a laser para produzir vários componentes externos do corpo cosmeticamente essenciais.\\"A planta está atingindo uma velocidade de linha em algumas aplicações de até 60 metros por minuto \\", disse Manuel Hunger, diretor davendas na Schuler, que projetou e construiu as linhas de apagamento a laser da Daimler.\\"Por exemplo, a linha produziu mais de 40 capuzes por minuto. \\"

\\"Cortamos espaços em branco para todas as partes externas da carroceria e peças estruturais maiores para a carroceria principal dos carros e caminhões Mercedes-Benz\", continuou Heuer.\\"Usamos os tipos típicos usados ​​por outros fabricantes de automóveis, como aço galvanizado e alumínio,variando de 0,65 a 1,5 mm de espessura. \\"

Olhar para a linha de supressão do laser da planta em ação é como assistir a uma dança altamente coreografada, com cada componente eletrônico e mecânico desempenhando um papel crítico.Uma bobina é carregada em um sistema de compensação de bobina dupla como o anteriora bobina está em andamento.Se o novo material exigir, os cassetes niveladores de rolos de precisão trocam automaticamente em alguns minutos.Quando uma troca de bobina precisa acontecer, o desenrolador pega e apresenta a nova bobina, que é alimentadacom folga (sem fossa em loop) através do nivelador e no sistema de corte a laser.

O envelope de trabalho de corte a laser tem três cabeças de corte a laser, cada uma com uma fonte de alimentação de laser de fibra IPG de 4 kW separada.As cabeças se movem na direção X e também na direção Y (pela faixa).

Hunger disse que ter três cabeças de corte a laser proporciona um bom equilíbrio.Ter menos cabeças diminui a velocidade de apagamento, enquanto ter mais cabeças leva a um número excessivo de perfurações, acelerações e desacelerações, simplesmente porquecada cabeça de laser cortaria apenas uma pequena parte do ninho passando por baixo dela.E como parte de uma folha alimentada continuamente, o ninho está realmente \\"passando \\" sob o laser.

As peças cortadas são empilhadas, transportadas para fora do sistema e preparadas, prontas para serem transportadas rio abaixo.

A principal tecnologia de apagamento a laser não está no corte a laser em si, mas no que acontece sob o corte.A tira precisa se manter em movimento, ter espaço embaixo para evacuar o material fundido e permanecer totalmente apoiada-Tudo ao mesmo tempo.

Para que isso aconteça, os sistemas de apagamento a laser fazem uso inteligente de transportadores telescópicos.Nos sistemas de apagamento de laser da Daimler, dois transportadores largos - um à frente da (s) cabeça (s) do laser ativo (s) e um atrás, posicionado com uma lacuna consistente entre- mova para frente e para trás na direção X (com e contra o fluxo de material), sincronizado com a ação de corte.Isso garante que o sistema sempre mantenha uma lacuna consistente sob a ação de corte, onde a gravidade e umo vácuo retira o material fundido, as partículas e a fumaça do próprio corte.Schuler chama esse transportador sincronizado e sistema de extração de fumaça de \\"Tecnologia DynamicFlow \\".

Denesting and Stacking

Após o corte, vem o desnestamento e o empilhamento, dois elementos críticos sem os quais o apagamento a laser não faria muito sentido.Sim, alguns sistemas de apagamento a laser tornaram-se tão rápidos em certas aplicações que estão ultrapassando algunssistemas de apagamento convencionais, mas esse fato não significaria muito se os espaços em branco tivessem que ser classificados manualmente.

Como Hunger explicou, o apagamento a laser tem vários cenários de denesting, em que as peças boas são separadas da sucata.O primeiro envolve trabalhos que cortam ninhos que não deixam qualquer resíduo.Capuzes da Daimler em branco com corte de linha comumapós o outro, são um excelente exemplo.Os painéis do capô abrangem toda a largura da tira, emergem da célula do laser, passam por um processo de limpeza e, em seguida, são enviados por transportadores separados para empilhadeiras de alto desempenho que são semelhantes aaqueles usados ​​em linhas de apagamento tradicionais.

\\"Estamos fazendo isso [na Daimler] porque o empilhamento de robôs não é rápido o suficiente para o aplicativo \\", disse Hunger.

Outro cenário de denesting envolve um ninho com sucata que cai em uma operação chamada de \\"redução de gravidade \\", que ocorre fora do envelope de trabalho do laser.Este método funciona apenas se a sucata for orientada e moldada de tal maneiraque cai facilmente da tira.

A partir daqui, o empilhamento pode ocorrer de duas maneiras.Se a orientação da peça permitir e a redução por gravidade for comprovada como confiável, as peças cortadas podem fluir diretamente para os empilhadores, assim como fariam em uma situação sem sucata, enquantoa sucata cai em uma rampa de sucata e em uma caixa.Alternativamente, uma série de robôs pode agarrar as peças do esqueleto e transportá-las pela calha de sucata para uma correia transportadora que leva ao empilhador.

Limpeza na Supressão

Daimler limpa as partes externas do corpo cosmeticamente críticas, daí a necessidade de um processo de limpeza da placa à base de escova após o corte a laser.\\"A contaminação de sujeira e poeira eram as principais preocupações para nós \\", disse Heuer, acrescentando que mesmo sem oetapa de limpeza extra, o processo deixava \\"apenas uma pequena poeira que seria irrelevante para as etapas seguintes do processo.

\\"A partir de hoje, podemos dizer que o equipamento, assim como as linhas de supressão tradicionais, precisa de limpeza frequente para garantir a limpeza do branco. Atualmente fazemos uma limpeza padrão quinzenal e uma limpeza intensiva semestral de todos os transportadores. \\"

\\"Para reduzir a limpeza manual da linha, cada esteira pode ser equipada com uma unidade de limpeza com escova \\", acrescentou Hunger.

Claro, os volumes de parte precisam ser adequados.\\"O sistema de apagamento a laser não é ideal para lidar com [muitos] formatos diferentes ao mesmo tempo \\", disse Hunger, acrescentando que também requer que as peças não dentadas tenham pelo menos 250 mm de comprimento ou largura.

Claro, lojas de protótipos e de alto mix e baixo volume provavelmente não verão uso para esse equipamento de apagamento a laser em um futuro previsível.Mas se o volume da parte aumentar, a história pode mudar.Se um mix de corte de um fabricante ou centro de serviçoos perfis podem ser negados, empilhados e enviados de forma confiável rapidamente, o apagamento a laser torna-se uma possibilidade distinta.