Témata
Reklama

Laserové svařování pro Průmysl 4.0

Vláknové lasery jsou významným nástrojem pro svařovací aplikace, které slouží mnoha zavedeným odvětvím i novým rychle rostoucím oborům. Pro progresivní výrobce, kteří již výhod laserového svařování využívají, zůstává otázkou, jak dále zlepšit efektivitu procesu a být krok napřed oproti konkurenci. Optimalizace jakéhokoli průmyslového procesu pro inteligentní výrobu vyžaduje vysoce kvalitní on-line sběr dat. Stále roste potřeba technologií, které pomohou lépe monitorovat proces laserového svařování.

Potřeba lépe monitorovat svařovací proces je evidentní zejména v souvislosti s masivním růstem odvětví elektrických vozidel. Typický proces svařování v oblasti e-mobility zahrnuje několik protichůdných požadavků: svařování slitin neželezných kovů, kombinace různých materiálů a přísné požadavky na mechanické vlastnosti a elektrickou vodivost každého spoje. Navíc skutečnost, že pro výrobu každé dokončené sestavy jsou požadována velká pole jednotlivých svarů, malý prostor pro chyby jen umocňuje. Přísné požadavky na kvalitu svaru spolu se značnými náklady na destruktivní testování svarů představují významnou výhodu pro výrobce, kteří mohou produkovat vysoce kvalitní svary již na první pokus.

Reklama
Reklama
Reklama
Měřicí paprsek systému LDD se používá pro paralelní sběr dat z více oblastí svařovacího procesu. Měření dna klíčové dírky poskytuje přímý pohled do svaru bez nutnosti destruktivních zkoušek. (Zdroj: IPG Photonics)

Monitoring svařování není novinkou

Zatímco laserové svařování bylo ve výrobním průmyslu relativně rychle přijato, technologie monitoringu, které umožňují inteligentní řízení procesu v reálném čase, zatím zaostávají. Řada různých monitorovacích technologií pro laserové svařování existuje na trhu již mnoho let. Jedním z běžnějších přístupů je použití fotodiodových senzorů k měření světla, které přirozeně emituje z procesu svařování laserem. Existuje také řada procesních senzorů (Seam Tracking, kapacitní senzory) a diagnostika po zpracování (skenery, kamery pro kontrolu povrchu) určených k ověření, že se materiál do oblasti svaru přivádí správně a výsledky jsou konzistentní.

Nepostradatelný nástroj

Společnost IPG Photonics na konci roku 2017 převzala kanadský start-up Laser Depth Dynamics. Tato společnost má dlouholeté zkušenosti s interferometrickým měřením laserových svarů. Od té doby se in-line monitorovací systém svarů IPG LDD-700 stal nepostradatelným nástrojem v mezinárodních laboratořích a stále častěji se používá ve výrobní sféře spolu s řadou dalších laserových svařovacích technologií od IPG. Klíčovou výhodou tohoto řešení je jeho všestrannost. Dodatečný měřicí laserový svazek může být nasměrován na místo před oblastí svaru, přímo do ní nebo za oblast svarové lázně pro ověření kvality povrchu hotového svaru. Svar může být dokonce naskenován, díky čemuž lze vygenerovat jeho 3D obraz, což usnadňuje nastavení procesu s bezprecedentní snadností a přesností. Rychlé přepínání mezi různými místy měření umožňuje kvazisimultánní sběr různých typů dat. Celkem lze ze svařovacího procesu paralelně extrahovat pět různých měřicích režimů obsahujících více než dvacet různých metrik pomocí jediného měřicího systému, řízeného navíc jediným softwarovým balíčkem.

Výsledky procesu svařování různorodých materiálů vyvinutého pomocí in-line monitorování svaru. Podrobné monitorování klíčové dírky a dynamiky procesu umožňuje nalezení správných procesních parametrů v krátkém čase. (Zdroj: IPG Photonics)

Zajištění kvality v reálném čase

Přímé zobrazování klíčové dírky svaru není jen výkonným nástrojem pro zajištění kvality v reálném čase, ale možnost mít přímý pohled na chování svarové lázně také umožňuje svařovacím technologům rychle monitorovat kompletní proces svařování bez nutnosti neustálého testování v metalografické laboratoři. Díky tomu mohou zkušení svařovací technologové dospět k rychlejší analýze procesů v kratším čase.

3D obraz součásti z korozivzdorné oceli pořízený svařovací hlavou se systémem pro sledování svarů LDD-700. 3D video umožňuje přesné zaostření laserového svazku pro svařování přímo na součást. (Zdroj: IPG Photonics)

Důvěra v kvalitu díky in-line monitoringu

Pro výrobu kritických komponentů z hlediska bezpečnosti (např. v oblasti automotive) je zvýšená důvěra v kvalitu dodávaného produktu klíčová. Ve výše zmíněném segmentu elektrických vozidel je schopnost snižovat zmetkovitost a omezovat závislost na obtížném zajištění destruktivních zkoušek svarů důležitým faktorem ke zefektivňování složitých výrobních procesů a cestou k rychlému rozšiřování kapacity výroby. In-line monitoring svarů splňuje řadu současných a předpokládaných náročných požadavků výrobců se zaměřením na Průmysl 4.0.

Ing. Roman Švábek

www.ipgphotonics.com

Reklama
Související články
Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Související články
Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

Jaké objektivy vybrat pro strojové vidění a proč

Strojírenské i další výrobní firmy často řeší problém, jak co nejpřesněji a nejefektivněji něco změřit. Ke skutečně přesnému měření je nejúčinnější využít strojové vidění. Jenže abyste dostali opravdu špičkový výsledek, potřebujete nejen kvalitní software a dobrou kameru, ale hlavně správně vybraný typ objektivu. Jde o někdy podceňované téma, nicméně právě ve výběru objektivu se často chybuje, a pak je ohrožen celý výsledek měření, potažmo i výsledná kvalita výrobku. K tomu, aby se to nestalo i vám, pomohou následující řádky.

Efektivní laserové svařování konektorů

Neustálý nárůst elektrifikace v automobilovém průmyslu výrazně zvyšuje spotřebu kvalitních konektorů mnoha různých typů. To klade vysoké nároky na spolehlivou a pružnou výrobu s minimální dobou seřizování a nastavování výrobních strojů. Požadavkům na snadnou integraci, kompaktnost a vysokou produktivitu odpovídá technologie vláknových laserů.

Kompaktní laserová pracovní stanice

Laserové zpracování kovů, které bylo kdysi vyhrazeno pro drahé letecké a medicínské technologie, se postupem času stalo běžnou technologií v mnoha průmyslových odvětvích. Ve srovnání s tradičními laserovými zdroji, které vyžadují drahý spotřební materiál a pravidelnou údržbu optických součástí, jsou dnešní vláknové lasery v podstatě bezúdržbové. Kromě velmi vysoké technické úrovně a sofistikovanosti, které tyto lasery nabízejí, jsou nyní mimořádně cenově konkurenceschopné. Náklady na laserové diody se v posledních letech snížily o více než 80 , a proto se stroje používající vláknové lasery staly mimořádně cenově efektivním řešením pro mnoho aplikací zpracování materiálu.

Svařování mědi vysokovýkonnými vláknovými lasery

Přesné strojírenství, automobilový průmysl a spotřební elektronika stojí za stále výraznějším rozšiřováním mědi a jejích slitin do různých výrobků a strojních součástí. S vývojem nových technologií baterií a zvyšováním jejich kapacit rostou požadavky na kvalitu a produktivitu spojování těchto materiálů. Pro spoje v oblasti spotřební elektroniky je stále nejpoužívanější technologie pájení, v aplikacích náročnějších na mechanické namáhání nebo přenos větších proudů je nutno přistoupit k procesu svařování.

Automatizované laserové svařování hliníku

Několik zemí už oznámilo plány na postupné ukončení výroby automobilů se spalovacími motory ve prospěch elektromobilů. Stejně jako u každé nové technologie jsou však i zde několikerá úskalí. Jedním z nich jsou vysoké náklady na výrobu baterií. Akumulátor je jednou z nejdražších součástí pohonného ústrojí elektromobilu. Ke snížení celkových nákladů je zapotřebí co nejúčinnější výrobní technologie.

Osvěta v laserech je stále potřeba

Když jsem oslovila Romana Švábka, jednatele dceřiné společnosti IPG Photonics (Czech Republic), s žádostí o rozhovor k našemu tématu lasery a jejich využití v průmyslu, projevil radost, že se laserům v MM Průmyslovém spektru tak obsáhle věnujeme, neboť podle jeho slov je osvěta v oblasti laserových technologií v ČR stále potřeba. I když hned dodal, že za posledních patnáct let došlo k opravdu významnému rozšíření této průlomové technologie a český a slovenský trh je pro IPG Photonics jedním z nejdůležitějších. Jaký vývoj v této technologii lze v budoucnu očekávat a jaké plány má česká pobočka IPG Photonics (Czech Republic), se dočtete na následujících řádkách.

Výrobní laserové technologie

Výrobní laserové technologie lze dělit mnoha způsoby-, podle použitého výkonu, délky pulzu nebo interakce s materiálem. Nejjednodušší způsob rozdělení laserových technologií je do tří skupin: dělení a odebírání materiálu, spojování materiálu a úprava povrchu materiálu. Vzhledem k rozmanitosti využití laseru není toto dělení zcela jednoznačné a existuje několik dalších technologií, které se nacházejí mezi těmito kategoriemi.

Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit