Dans un contexte de croissance rapide des voitures électriques dans l’industrie automobile, la soudure de batteries est devenue un véritable défi pour répondre aux exigences de production. Chez Laserax, nous avons développé une cellule de soudure laser qui permet de surmonter ces difficultés.
Cette solution entièrement automatisée combine la soudure laser avec les robots SCARA, les outils de fixation dynamique, l’analyse par vision et le monitoring en cours de processus.
Combinant ces fonctionnalités, cette cellule de soudure est conçue pour produire un module de batterie chaque minute, tout en maintenant des exigences de qualité strictes de 99,999 % de soudures de bonne qualité.
Dans cet article, nous examinerons les fonctionnalités importantes qui composent cette solution.
Table des matières
- Tête de soudure laser à distance
- Système de vision 3D
- Fixation dynamique avec les robots SCARA
- Extraction de fumées et nettoyage des outils de fixation
- Source laser
- Enceinte de sécurité de laser
- Monitoring en cours de processus
- Présentation vidéo de la cellule de soudure laser pour batterie
Tête de soudure laser à distance
Grâce à notre tête de soudure laser, il est possible d’effectuer une soudure laser à ≈ 600 mm depuis le module de batterie. Une fibre optique produisant une petite taille de point à haute intensité guide le faisceau laser, ce qui assure une grande précision et une bonne profondeur de pénétration. La tête laser possède un champ de vision de 400 x 400 mm, permettant ainsi de traiter des modules de batteries une section à la fois. Montée sur un système de portique, elle peut également être déplacée au-dessus de plusieurs sections du module afin de souder toutes les cellules de batteries en une seule opération. |
Tête de soudure laser à distance montée sur un système de portique. |
Système de vision 3D
Avant la soudure, un système de vision 3D capture la position XYZ de chaque cellule dans le champ de vision du laser. Il peut analyser la position de 150 cellules au maximum en un seul instantané. Les caméras de vision sont accompagnées d’un équipement d’éclairage pour veiller à ce que la profondeur des cellules soit correctement perçue. |
Les caméras se déplacent avec la tête laser sur le système de portique. |
Fixation dynamique avec les robots SCARA
Les outils de fixation sont montés sur des robots SCARA qui appliquent la bonne quantité de pression sur chaque connexion de cellule à souder. Avec l’analyse par vision, la position de l’outil de fixation est adaptée à chaque cellule. En utilisant plusieurs robots, la fixation ne génère aucun temps d’attente pour le laser. Cela garantit que le laser est toujours en train de souder, assurant ainsi une durée de cycle d’environ 100 millisecondes par cellule. |
Outil de fixation monté sur un robot SCARA (en haut). Pression appliquée sur la connexion de la cellule au busbar (en bas). |
Extraction de fumées et nettoyage des outils de fixation
Afin d’obtenir des soudures de qualité sur chaque module, il est essentiel de maintenir un environnement de travail propre. Les contaminants peuvent provoquer des courts-circuits, affecter l’optique et créer un effet de lentille thermique. Le système d’extraction doit être le plus près possible de la soudure. Pour ce faire, la buse d’extraction est montée directement sur l’outil de fixation. Entre les modules, les robots SCARA déplacent les outils de fixation vers les stations de nettoyage automatisées où l’embout de fixation est nettoyé à l’air comprimé. |
Nettoyage de l’outil de fixation à l’air comprimé, avec une buse d’extraction en dessous. |
Source laser
- Le système de laser à fibre optique possède une longueur d’onde de 1 070 nm, ce qui le rend idéal pour la soudure de métaux tels que l’aluminium, l’acier et le cuivre.
- Sa puissance laser peut aller jusqu’à 6 kW afin de respecter toutes les exigences en matière de durée de cycle.
- La sortie du faisceau laser à onde entretenue assure une émission de faisceau continue avec un transfert thermique soutenu, ce qui permet de prendre facilement en compte les soudures de différentes tailles. Elle permet de souder les busbars d’une épaisseur allant de 100 µm jusqu’à plus de 1,5 mm.
- La technologie laser monomode génère une petite taille de point qui offre un excellent contrôle sur l’apport de chaleur. Cela entraîne des soudures de haute qualité avec une petite zone affectée par la chaleur (ZAC).
Enceinte de sécurité de laser
Notre cellule de soudure laser est un produit laser de classe 1 certifiée qui est accompagné de la documentation juridique prête à être présentée à des organisations telles que la FDA. L’enceinte contient le faisceau et ses réflexions, protégeant ainsi vos employés et votre environnement de travail du puissant laser utilisé pour la soudure. |
Enceinte de sécurité de laser de classe 1 de la cellule de soudure laser. |
Monitoring en cours de processus
La précision du processus de soudure laser est validée en temps réel grâce à un système LWM. Ce système détecte automatiquement les soudures de mauvaise qualité en analysant les signaux émis pendant la soudure. Le monitoring envoie automatiquement les soudures de mauvaise qualité pour retravail. Son entraînement repose sur des données tirées de soudures de bonne qualité selon vos spécifications. |
Les données du monitoring des soudures sont disponibles pour les pôles positif et négatif de chaque cellule dans l’IHM. |
Présentation vidéo de la cellule de soudure laser pour batterie
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Nous proposons également une variété de services, y compris la location d’une station pour le développement de produits et la production à petite échelle, le développement d’un processus de soudure laser personnalisé ainsi que la soudure de modules complets.
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