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Soudure laser automatisée : ce que vous devez savoir

authorIcon By Keven Tremblay on May 14, 2024 topicIcon Laser Welding

Il n’y a pas si longtemps, les lasers CO2 étaient les seuls lasers disponibles pour la soudure laser, et ils présentaient d’importantes limitations en matière d’automatisation. L’arrivée de la technologie de laser à fibre optique a drastiquement modifié le paysage, en offrant une grande vitesse, une précision élevée, un entretien minimal et une stabilité à toute épreuve malgré les mouvements et les vibrations.

Dans cet article, nous allons nous intéresser au développement de l’automatisation de la soudure laser, en allant de la soudure au laser CO2 jusqu’à la soudure laser à fibre optique. Nous examinerons également des outils d’automatisation importants utilisés dans le cadre de ces solutions.

 

Table des matières

Les prémices des lasers CO2

Depuis le tout début de la soudure laser, les fabricants ont remarqué son potentiel d’automatisation. Dans les années 70 et 80, les lasers CO2 étaient les premiers lasers à être utilisés pour toutes sortes d’applications de soudure. 

Dans l’industrie automobile, ils servaient à souder les composants tels que les systèmes d’échappement, les pièces du châssis et les panneaux de carrosserie. Dans l’industrie aérospatiale, ils servaient à souder les composants tels que les tronçons de fuselage et les pièces de moteurs.

Cependant, les lasers CO2 étaient limités (et le sont toujours) en raison de leur configuration optique. Les vibrations mécaniques peuvent provoquer de mauvais alignements optiques qui réduisent la qualité et les performances du faisceau. Le simple fait de déplacer le laser à l’aide d’un robot ou d’un système de portique peut provoquer de mauvais alignements.

Configuration optique d’un système de soudure au laser CO2

Configuration optique d’un système de soudure au laser CO2 et sa façon de générer, former, guider et mettre au point le faisceau laser (source)

Ainsi, même si les lasers CO2 étaient utilisés pour automatiser les soudures, il fallait régulièrement les ajuster, non seulement pour réaligner la configuration optique, mais aussi pour remplacer les composants dégradés, comme les miroirs, les lentilles et les fenêtres.

Par conséquent, les lasers CO2 servaient à souder des formes géométriques simples, qui n’exigeaient pas de déplacer le laser, comme des pièces circulaires pouvant être pivotées (comme les transmissions).

Des progrès grâce aux lasers à fibre optique

Les avancées de la technologie de fibre ont énormément facilité l’automatisation en réduisant l’entretien et en fournissant une configuration optique beaucoup plus robuste. La soudure laser est désormais utilisée d’une manière qui n’était pas possible lors des débuts.

Pour être correctement alignée, la configuration optique ne nécessite qu’une connexion initiale entre le laser et le câble à fibre optique. Le câble lui-même ne nécessite pas d’alignement. Cette caractéristique offre une plus grande flexibilité, car le laser n’a pas besoin d’être régulièrement réaligné. 

Configuration optique d’un système de laser à fibre optique

Configuration optique d’un système de laser à fibre optique, montrant une émission de faisceau plus stable (source)
 

Des dommages mécaniques peuvent toujours survenir si le câble à fibres optiques est trop courbé. Cette caractéristique est listée comme le rayon de courbure minimal dans les spécifications du produit. Elle indique le degré de courbure d’un câble avant que des dommages ne surviennent. Un rayon plus petit indique un câble plus courbé.

Lors d’une soudure laser avec des robots, des portiques ou des machines-outils à commande numérique, il est important de s’assurer que le câble est assez long et qu’il n’est jamais trop courbé. Un câble plus long permet de réduire la courbure.

Schéma du rayon de courbure minimal

(source)

Outils d’automatisation pour la soudure laser

Robots SCARA pour fixer les languettes aux busbars

 

Les robots SCARA permettent de fixer les languettes aux busbars lors de la soudure laser. En utilisant plusieurs robots, cette machine de soudure laser maximise le temps de fonctionnement du laser en garantissant que la soudure n’a pas besoin d’attendre après la fixation.

Systèmes de monitoring des soudures dans la chaîne de production pour contrôler la qualité

Données tirées d’un système de monitoring des soudures

Un système de monitoring des soudures est indispensable si vous souhaitez automatiser la soudure. Ces systèmes exploitent les retours des capteurs, des caméras et d’autres dispositifs lors du processus de soudure pour examiner la qualité des soudures. La détection automatique des soudures défectueuses est un avantage considérable dans la production, car elle permet d’éviter d’effectuer des tests manuels pour contrôler la qualité.

Il est possible d’utiliser différents types de systèmes pour surveiller votre processus de soudure. Les plus courants sont les systèmes LWM et LDD.

Soudure robotique pour une flexibilité maximale

 

Les robots peuvent déplacer la tête de soudure précisément et rapidement afin d’accéder à diverses positions et orientations. Ils conviennent parfaitement à la soudure de formes complexes et de grandes pièces qui ne peuvent pas être recouvertes sans déplacer le laser.

Têtes de soudure à distance pour des mouvements de faisceau rapides

 

Lorsque la tête de soudure est séparée physiquement de la source laser, il s’agit de soudure laser à distance. Les systèmes à distance peuvent diriger très rapidement le faisceau laser à l’aide de miroirs du nom de galvanomètres. Ils peuvent également être équipés d’une optique à mise au point rapide pour s’adapter rapidement aux surfaces présentant des variations de hauteur.

Les têtes laser à distance peuvent être statiques et souder des composants qui sont dans leur ligne de visée. Sinon, elles peuvent être montées sur des robots, des portiques ou des machines-outils à commande numérique pour assurer une flexibilité maximale et atteindre des zones difficiles.

Les lasers à fibre optique sont idéaux pour la soudure laser à distance en raison de leur taille compacte et de la bonne qualité de leur faisceau qui se maintient sur des longues distances. 

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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.