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Soudure laser assistée par robot pour applications émergentes

authorIcon By Keven Tremblay on April 24, 2024 topicIcon Laser Welding

Les fabricants ont recours à des lasers ainsi qu’à la robotique afin de gagner en vitesse et en précision. Il est naturel d’intégrer ces deux technologies aux chaînes de production afin d’effectuer des soudures laser. 

Les applications émergentes, telles que les batteries de voitures électriques, exigent plus de rapidité que jamais. Pour répondre à ce besoin, les têtes laser ne peuvent pas être montées sur les bras robotiques comme elles le sont en général. 

C’est en effectuant la soudure laser à distance et en utilisant des robots pour fixer chaque soudure à une très grande vitesse qu’il est possible d’atteindre une plus grande vitesse. C’est ce que l’on appelle la soudure assistée par robot.

Soudure laser à distance assistée par robot

Soudure laser de batteries assistée par robot

Une tête de soudure laser Laserax placée au-dessus d’un module de batterie. Les robots SCARA (FANUC) sont prêts à serrer les soudures lors du lancement du processus.

Alors que la soudure laser traditionnelle a recours à un robot à six axes pour déplacer la tête de soudure laser et suivre le joint de soudure, la soudure laser assistée par robot utilise un processus appelé « soudure laser à distance ».  

La soudure laser à distance utilise des composants optiques pour diriger le faisceau laser à distance. Des miroirs à rotation rapide appelés galvanomètres déplacent le faisceau laser d’une manière très rapide et précise pour souder avec précision. 

Peu de mouvements mécaniques sont requis lors d’une soudure laser à distance. En effet, la tête du laser dispose d’un grand champ de vision et elle a rarement besoin d’être déplacée. Par exemple, lors de la soudure de cellules cylindriques, le faisceau laser se déplace d’une cellule de batterie à l’autre en moins de 1 microseconde (1 millionième de seconde).  

Le gain de vitesse qu’offre la soudure laser à distance fait une grande différence lorsque l’on soude des composants de petite taille et sensibles, tels que des bornes de batterie.  

Regardez les vidéos suivantes pour comparer la soudure laser robotisée et la soudure laser à distance assistée par robot. Dans la première, vous pourrez observer une soudure laser robotisée à l’intérieur d’une cellule de soudure et dans la deuxième, vous verrez la soudure laser d’une batterie pour l’industrie automobile.

Soudure laser robotisée (effectuée par KUKA Robots)

 

Soudure laser assistée par robot (assistée par des robots SCARA)

 

Comment des robots peuvent-ils assister une soudure laser à distance ?

L’adaptation de la fixation en fonction des variations des pièces peut s’avérer complexe, mais elle est nécessaire afin d’obtenir des soudures de haute qualité et régulières. Les robots peuvent faciliter ce processus en ajustant les outils de fixation à chaque pièce de manière dynamique. 

Pendant la soudure laser à distance, des robots industriels tels que les robots SCARA peuvent assister le processus de soudure, comme l’illustre la vidéo précédente. En travaillant avec quatre axes, ces robots de fixation permettent de gagner en polyvalence de trois manières différentes :

  • Lorsque les systèmes de vision détectent des déviations localisées, les robots peuvent ajuster la fixation de manière automatique, rendant ainsi le processus de soudure laser plus précis et fiable. 
  • Si différents modèles de pièces doivent être soudés, différentes séquences de soudure peuvent être programmées, chacune tenant compte des différentes positions de fixations. 
  • En cas de modification de la conception des pièces, la séquence de soudure laser peut facilement être mise à jour sans avoir à concevoir un nouveau système de fixation.

Machine de soudure laser assistée par robot

Laserax a développé une machine de soudure laser à fibre optique spécialement conçue pour souder des modules et des cellules de batteries à grande vitesse avec un rendement élevé.  

Cette machine a été développée afin de relever les défis spécifiques à la soudure de batteries. Elle comprend notamment les caractéristiques suivantes : 

  • puissance élevée (jusqu’à 6 000 W de puissance de laser) ; 
  • fixation dynamique avec les robots SCARA ; 
  • système de vision à haute vitesse ; 
  • développement de processus laser ; 
  • environnement sans contamination ; 
  • séquence de calibration ; 
  • monitoring en temps réel des soudures ; 
  • retravail des soudures ; 
  • monitoring des données pour la traçabilité des soudures ; 
  • enceinte de sécurité de laser de classe 1. 

Machine de soudure laser de batteries

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Keven Tremblay

Keven is the product line manager for Laserax’s battery welding solutions. He has a strong background in electrical engineering, especially in PLC programming, electrical design, and vision systems. He is often involved in evaluating customer needs to offer adapted industrial solutions.