L'utilisation des lasers à fibre dans la production automobile a connu un énorme succès et ils ont été utilisés dans de nombreuses applications de soudage et de découpe, notamment la carrosserie en blanc, les composants de suspension, les assemblages de groupe motopropulseur, etc. Cela ne devrait pas surprendre. Les lasers à fibre offrent plusieurs avantages par rapport à la plupart des technologies précédemment utilisées (laser et non laser).
L’industrie automobile reste cependant une source importante d’innovation. Alors que les lasers à fibre haute puissance sont utilisés avec succès dans la production automobile depuis un certain temps, les procédés de soudage les plus sophistiqués nécessitent aujourd'hui plus que de la simple puissance pour soutenir l'électrification et la légèreté. Bien qu’il existe en réalité de nombreuses applications différentes, la plupart d’entre elles impliquent généralement :
Matériaux très fins ou sensibles à l’apport de chaleur
"Difficile"matériaux à souder, tels que l'aluminium, le cuivre et les aciers à haute résistance
Soudage de matériaux différents
Pour accomplir ces tâches plus difficiles, les lasers doivent avoir deux fonctions principales. La première est d’avoir suffisamment de puissance pour supporter la productivité nécessaire. Dans le cas de pièces plus épaisses, une puissance élevée est également nécessaire pour obtenir une profondeur de pénétration suffisante. La seconde est la capacité de contrôler avec précision la manière dont la puissance laser est répartie sur la surface de travail, à la fois spatialement et temporellement.
Contrôle de puissance et de précision
Coherent GROHE a développé le laser à fibre ARM (Adjustable Ring Mode), conçu pour fournir puissance et précision de contrôle. Pour y parvenir, l'ARM utilise une sortie à double faisceau : il produit un point central entouré d'un autre anneau laser concentrique. La puissance de l'anneau central peut être contrôlée et pulsée indépendamment.
La série de lasers à fibre Coherent HighLight FL-ARM fournit une puissance totale allant jusqu'à 10 kW, un niveau de puissance plus que suffisant pour toutes les applications à haut débit. En fait, la plupart des produits exigeants et de haute précision utilisent généralement moins de la moitié de ce niveau de puissance. Par conséquent, les lasers Coherent ARM sont capables de fournir une puissance laser suffisante et précisément ciblée sur la position de soudage lorsque cela est nécessaire.
Le soudage du cuivre est un exemple de la façon dont cela fonctionne. Certains fabricants se sont tournés vers les lasers verts pour souder le cuivre, car ils sont plus facilement absorbés par le cuivre que la lumière infrarouge des lasers à fibre. Cependant, ce processus ne peut être réalisé qu’à température ambiante. Une fois que le cuivre est chauffé, il absorbe très bien la lumière infrarouge, et une fois qu'il y a un trou de serrure, la capacité du cuivre à absorber la lumière rouge devient plus forte.
Par conséquent, lorsque l’on commence à souder du cuivre avec un laser ARM, la première étape consiste à chauffer le matériau avec uniquement une lumière annulaire jusqu’à ce qu’il fonde. Ensuite, un faisceau central haute puissance crée le trou de serrure. Cependant, pendant le processus de soudage, une partie de la puissance est conservée dans la poutre annulaire car celle-ci stabilise le trou de serrure, ce qui réduit les projections et donne une soudure stable. Lorsque le faisceau atteint la fin de la soudure, la puissance de l'anneau est complètement coupée et la puissance du noyau diminue progressivement pour créer une extrémité propre et uniforme.
Ce procédé offre également des avantages similaires lors du soudage d'autres matériaux exigeants tels que l'aluminium et la tôle galvanisée. De plus, cela permetsoudage de haute précisionde matériaux minces ou sensibles à la chaleur.
Pcontrôle de puissance
Certains fabricants de lasers à fibre commeCohérentARM souligne que ses produits permettent de répartir 100 % de la puissance totale entre les anneaux centraux, comme si c'était un avantage.
Mais ce n'est pas le cas. Tout l'avantage des lasers ARM réside dans le fait qu'en divisant la puissance entre le noyau et l'anneau, la chaleur entrante est conduite dans la pièce respective d'une manière qui produit de meilleurs résultats qu'un simple faisceau, comme dans l'exemple de soudage du cuivre décrit précédemment. Sinon, pourquoi ne pas simplement utiliser un laser à fibre standard à faisceau unique (et moins cher) ?
Ils craignaient également que la structure ARM de Coherent ne soit pas assez « flexible ».
Lors de la fabrication du système, il est nécessaire de définir le nombre de modules qui alimentent l'anneau central. Par conséquent, un laser ARM de 8 kW construit avec quatre modules de 2 kW peut être configuré avec trois rapports de puissance maximum noyau/anneau différents. Il s'agit de 6 kW/2 kW, 4 W/4 kW ou 2 kW/6 kW. De plus, la puissance maximale noyau/anneau ne peut pas être modifiée ultérieurement et est donc considérée comme « rigide ».
Cependant, la configuration d'un laser client donné est basée sur des tests de processus effectués avant l'achat du laser. Ceux-ci déterminent les rapports de puissance et de puissance cœur à cœur requis pour la production en volume. De plus, une fenêtre de processus suffisamment grande est fournie pour prendre en charge l'adaptation aux instabilités de production (par exemple, variation d'un lot à l'autre des matières premières, erreurs de serrage, etc.).
