LASYS: i costruttori di automobili approfittano dei nuovi procedimenti di saldatura laser

Einfaches CMYKNel settore degli autoveicoli, la costruzione delle carrozzerie leggere ha al centro dell’attenzione la produzione flessibile, l’efficienza dei costi e la sostenibilità dei prodotti e dei processi di produzione. Le tecnologie innovative della saldatura laser sembrano essere addirittura predestinate al conseguimento di questi obiettivi perché consentono di produrre in modo redditizio costruzioni in materiali leggeri di grandissima portata. Alla LASYSFiera internazionale specializzata nella lavorazione laser di materiali –, che si terrà al centro fieristico di Stoccarda dal 31 maggio al 2 giugno 2016, gli espositori presenteranno la loro competenza in questo campo e le loro ultime soluzioni. La LASYS, alla quale sono attesi circa 200 espositori, sarà dedicata esplicitamente alla lavorazione laser di materiali, ai sistemi di produzione laser consolidati e innovativi, ai componenti specifici del laser e sottosistemi fra cui anche le soluzioni redditizie per i processi di saldatura con il laser.

La saldatura laser di acciaio e alluminio consente di costruire automobili con materiali leggeri
Nella saldatura di materiali uguali, come l’acciaio con l’acciaio o la plastica con la plastica, il laser è per così dire un maestro. Tuttavia la saldatura di metalli diversi, come il metallo leggero con l’acciaio, o materiali eterogenei, come la ceramica con il metallo, rappresenta una sfida particolare. La saldatura di materiali di questo genere è resa più difficile per le caratteristiche diverse dei materiali, come i diversi punti di fusione o la conduttività termica. Le costruzioni metalliche ibride, come l’alluminio e l’acciaio, sono molto interessanti per la costruzione leggera delle automobili. A questo proposito è di estrema importanza che l’accoppiamento dei materiali implicati sia sicuro.

“Per i componenti degli automezzi di grande portata meccanica, prodotti da pezzi di lamiera foggiata, i processi di saldatura resistenti, con una connessione convincente del materiale, sono i più idonei”, afferma il dottor Axel Jahn, direttore del gruppo “Bauteilauslegung” all’IWS Istituto Fraunhofer per le tecniche dei materiali e le tecniche laser. Secondo lui, in molte combinazioni di materiali i processi di saldatura convenzionali portano alla formazione di fasi intermetalliche. Di conseguenza la trasformabilità della zona di saldatura è ridotta in modo considerevole, le lavorazioni ulteriori sono rese più difficili e spesso l’uso tecnico risulta impossibile. Pertanto all’IWS Istituto Fraunhofer di Dresda è stato sviluppato un processo di saldatura in due fasi che ha al suo centro l’utensile laser; alla LASYS 2016 sarà presentato dagli esperti dell‘istituto IWS. Il dottor Jahn riassume: “I crash test mostrano che la saldatura delle lamiere in acciaio e alluminio può essere impiegata nei nostri nuovi procedimenti per le strutture di automezzi che possono essere esposti a carichi inaspettati.”

La saldatura laser ad alta produttività per lotti medio-grandi
La saldatura laser offre chiari vantaggi nella produzione di lotti medio-grandi. Pertanto, secondo la Trumpf, una ditta espositrice della LASYS, oggi la saldatura laser con scanner consente di concepire impianti altamente produttivi e flessibili capaci di rendere la saldatura più veloce, più precisa e, pertanto, più conveniente nella produzione in serie rispetto ai processi di saldatura convenzionali. I rapidissimi movimenti di regolazione hanno permesso di eliminare quasi totalmente i tempi ausiliari, quindi ora il laser è operativo in quasi il 100 percento del tempo di produzione disponibile. Durante la saldatura, l’ottica a scanner viene guidata inoltre attraverso un robot sul componente: è il welding-on-the-fly. Il robot e l’ottica a scanner sincronizzano qui, in tempo reale, i loro movimenti. L’uso di un robot ingrandisce notevolmente lo spazio operativo consentendo, secondo gli esperti della Trumpf, di lavorare veramente il pezzo in modo tridimensionale. Inoltre, con la saldatura laser non è quasi più necessario ripassare i punti di saldatura visibili, cosa che nella produzione automobilistica e in molti altri settori della lavorazione della lamiera in acciaio inossidabile si traduce in un vantaggio dei costi.

La saldatura laser è allettante anche per piccoli lotti
Anche la ditta O.R. Lasertechnologie, espositore della LASYS, può confermare quanto gli impianti di saldatura laser siano convenienti per piccoli lotti. Come spiega Uri Resnik, direttore generale della O.R. Lasertechnologie, “ciò dipende dal fatto che i nostri impianti possono funzionare in modalità manuale per i piccoli lotti e in automatico per i lotti più grandi. Rispetto agli impianti robotizzati, in questo caso non è necessario costruire dispositivi di serraggio costosi. Ecco perché gli impianti laser sono allettanti anche per le piccole e medie imprese.” Alla LASYS, oltre agli impianti, l’espositore presenterà anche il perfezionamento del suo iniettore di polveri. Resnik prosegue: “In questo modo possiamo realizzare costruzioni di forme in 2,5 D e 3 D, profili o saldature in generale.”

Questa tecnologia può essere impiegata nella costruzione di utensili, forme, propulsori o nella saldatura di componenti ad alta usura. Per aumentare la sincronizzazione di processo e, quindi, anche la convenienza degli impianti laser di saldatura, la Laservorm, una ditta espositrice della LASYS, integra direttamente nel CNC della macchina anche i processi di scansione e logging. Sebbene la saldatura laser si stia affermando sempre di più è necessario superare ancora delle sfide. Dominique Bauch, direttore del reparto lavorazione in conto terzi alla Laservorm, nomina ad esempio il posizionamento idoneo dei due componenti da saldare rispetto al raggio laser nonché la compensazione delle grandi fessure di saldatura. “Con i nostri sistemi di formazione del raggio a scansione siamo in grado di riempire le fessure di saldatura di entità maggiore senza dover apportare materiale aggiuntivo”, afferma Bauch. Anche la saldatura di materiali critici, come la saldatura di componenti delle marmitte in ferro dolce (GJS), le giunture saldate a base rame nei componenti degli ingranaggi oppure la saldatura di materiali ad elevato tenore di carbonio con pre e post riscaldamento a induzione nei componenti di meccanica interna richiede, secondo gli esperti, molto know-how ed esperienza. “Qui entrano in gioco i vantaggi della saldatura laser“, spiega Bauch, “che consentono di immettere calore in modo mirato affinché si crei una saldatura sicura, resistente e a bassa deformazione dei materiali.”

Accoppiare la ceramica con il metallo, un capolavoro
“Con le nuove sorgenti laser di luminosità, oggi abbiamo a nostra disposizione degli utensili migliori che in passato”, sottolinea Robby Ebert, responsabile di progetto all’Istituto laser dell’università di Mittweida. L’espositore della LASYS si occupa ormai da molti anni della saldatura laser di metalli colorati con l’acciaio e della saldatura di ceramica. Nel passato più recente, anche in questo campo sono sorte nuove possibilità tecnologiche, in particolare nel micro settore. “Tuttavia la saldatura della ceramica con il metallo è l’arte suprema in assoluto. Dal punto di vista delle caratteristiche dei materiali, è come voler fondere il fuoco con l’acqua”, afferma Ebert. In parte i ricercatori ci sono riusciti e lo vedremo alla LASYS 2016 con le prove di saldatura ceramica-metallo. “Con l’avanzamento della ricerca, ci si possono aspettare dei successi a medio termine“, dichiara Ebert. Questo potrebbe diventare interessante per il settore dell’elettronica e della tecnologia dei microsistemi.

La LASYS 2016 focalizza l’attenzione sull’efficienza e l’economicità
Alla LASYS 2016 i visitatori della fiera avranno la possibilità di raccogliere tante nuove idee per soluzioni nuove. Al centro dell’attenzione degli espositori si troveranno sia l’efficienza che la redditività degli impianti per la lavorazione laser di materiali. Bauch riassume: “I compiti dei nostri utenti indicano chiaramente che in futuro la combinazione della additive manufacturing con la realizzazione classica di semilavorati sarà di grande interesse. Già da ora, con il procedimento di “saldobrasatura laser con polvere“ è possibile riportare strutture funzionali finissime su semilavorati per aumentare la stabilità del componente e contemporaneamente ridurne il peso.”

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