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Découpe et soudage avec une seule tête

Mirel Scherer

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- Le système mis au point par les chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les technologies laser (ILT) apporte une réduction sensible du temps d'usinage.

Fruit d'une dizaine d'années de recherche, la tête laser mise au point par les chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les technologies laser (ILT) a fait sensation au salon Laser 2005 de Munich (Allemagne). Les ateliers de mécanique sont, en effet, friands de systèmes d'usinage capables d'assurer plusieurs types d'opérations, ce qui réduit le temps de fabrication et offre des économies non négligeables.

La solution du Fraunhofer répond à cette demande : elle est capable d'effectuer des opérations de découpe ou de soudage sans aucun changement d'outillages. Le dispositif, qui intéresse grandement les constructeurs d'automobiles (il est d'ailleurs en test actuellement chez un constructeur allemand), augmente, selon Dirk Petring, chef du département découpe et assemblage de l'ILT, la vitesse de production tout en réduisant les coûts d'investissement. « Le coût de cette tête est inférieur à la somme de deux dispositifs différents (découpe et soudage) et elle permet de passer rapidement d'un type d'opérations à l'autre », précise l'expert allemand. Les coûts d'investissement et d'exploitation sont, en effet, divisés par deux ou plus comparés à ceux d'un système multirobot-multitête standard. L'amélioration de la productivité et de la précision des produits fabriqués, la flexibilité, la réduction du nombre de robots et celle de l'espace nécessaire..., tous ces éléments expliquent cet écart de coûts. Sans oublier l'élimination du temps de montage-démontage des têtes, de changement et de transport d'une machine à l'autre.

Pour des tôles Inox de 10 mm d'épaisseur

La tête combinée, mise au point par l'ILT, peut utiliser des sources YAG ou CO2. « Nous avons testé cette tête avec des lasers YAG jusqu'à une puissance de 4 kW et des lasers CO2 jusqu'à 12 kW », indique Dirk Petring. Avec un CO2, on peut ainsi découper et souder des tôles en Inox dont l'épaisseur va jusqu'à 10 mm.

Selon le spécialiste allemand, le plus grand potentiel d'applications de cette tête se trouve toutefois dans le mariage d'une source YAG et d'un robot. Le secret de cette tête combinée se trouve dans la conception originale de la buse et la présence d'une valve qui adapte le flux, car les opérations de découpe et de soudage ont des impératifs différents.

Le soudage nécessite un jet de gaz très doux pour protéger la zone d'interaction contre l'oxydation et on doit prévoir des solutions (jet d'air ou autre) pour protéger l'optique laser. La découpe nécessite, au contraire, un jet de gaz à haute pression pour éjecter le matériau de la zone de découpe. Le système conçu par l'ILT satisfait les deux critères et le passage d'un type d'opérations à l'autre se fait rapidement. Il faut simplement changer la pression du gaz ainsi que la distance entre la tête laser et la pièce (plus grande dans le cas du soudage que dans celui de la découpe). Un programme de commande numérique approprié assure le changement de paramètres du processus d'usinage.

Le système est destiné à plusieurs types d'applications comme l'assemblage des pièces complexes, qui nécessite des changements multiples entre les opérations de soudage et de découpe. Ou la fabrication de produits avec une large gamme de variantes, comme les pièces personnalisées qui requièrent des opérations de soudage ou de découpe sur mesure. Ou encore celle des pièces de certaines formes dont la fabrication bénéficiera de la précision de positionnement et d'orientation entre le contour de découpe et le joint de soudage (et vice versa).

La tête sera commercialisée à la fin de l'année par un partenaire industriel de l'ILT.

EN BREF

Les atouts La tête laser de l'Institut Fraunhofer (ILT) procure : - Un coût inférieur à la solution multirobot et multitête classique - Une réduction du nombre de robots - Une flexibilité, une productivité et une précision améliorées Elle supporte des sources lasers CO2 ou YAG.

L'INDUSTRIE AUTOMOBILE, PREMIÈRE INTÉRESSÉE

- L'amélioration de la flexibilité et de la productivité qu'offre la combinaison de deux procédés sur une seule et même tête est particulièrement intéressante dans le cas de l'utilisation d'un robot et d'une source YAG avec fibre optique. C'est ce que démontre cette application d'usinage 3D de la caisse en blanc d'une automobile (ci-dessus), en test actuellement, et sur laquelle le système assure à la fois des opérations de soudage et de découpe.

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