Лазерная вырубка достигает производителей автомобильного оборудования

Jun 16, 2023

Два широких телескопических конвейера движутся в тандеме под активными лазерными режущими головками, сохраняя под ними постоянный зазор для удаления паров и расплавленного материала.

Однажды в начале 1974 года тогдашние редакторы журнала «ФАБРИКАТОР» просматривали рукопись о новейшей технологии, которая годами работала в лаборатории, но только тогда начинала появляться в цехах изготовления. Рядом с зернистой фотографией 500-ваттного CO2-лазера, установленного на станке для кислородной резки, в статье говорилось: «Теперь, после всех этих многолетних обещаний, лазеры стали приемлемым инструментом для металлообработки».

Это оказалось преуменьшением. Спустя все эти годы лазер доминирует в прецизионном производстве листового металла. Отчасти он расцвел благодаря своей способности вырезать любую форму в любой ориентации. Схемы раскроя на плоском лазерном станке в мелкосерийном цехе с большим ассортиментом продукции напоминают произведения искусства.

Конечно, по мере роста объемов заказов лазерная резка традиционно теряет экономический смысл. Так продолжалось даже несмотря на то, что волоконный лазер штурмовал рынок более десяти лет назад. Фантастически быстрый волоконный лазер выглядит невероятно производительно, но режущей головке все равно приходится отслеживать профиль детали.

Штамповочный пресс может вырезать весь профиль заготовки одновременно, что объясняет доминирование штамповочного пресса при вырубке больших объемов, особенно в автомобильной промышленности. Лазер не сможет превзойти традиционную линию вырубки на механических штамповочных прессах, верно?

Не обязательно. Линии лазерной вырубки уже появились у некоторых первых пользователей по всему миру, в том числе у SET Enterprises, сервисного центра по металлу в Мичигане. В 2016 году компания Daimler установила две линии лазерной вырубки на заводе Mercedes-Benz в Куппенхайме, Германия. В начале этого года на другом заводе Mercedes-Benz в Германии была запущена в производство еще одна линия лазерной вырубки, а четвертая линия находится на стадии сборки.

Новейшие линии лазерной вырубки демонстрируют гибкость, не требующую использования инструментов, которой уже многие годы пользуется большинство производителей металла, использующих плоские лазеры для резки. Но некоторые лазерные линии вырубки также соответствуют, а иногда и превосходят скорость многих прессовых линий вырубки, установленных по всему миру. Это подвиг, который редакторы The FABRICATOR в 1974 году, вероятно, даже не могли себе представить.

Термин «лазерная заготовка» не нов, но он может вызвать путаницу, особенно среди тех, кто не участвует в цепочке поставок автомобилей. Это никоим образом не связано с «заготовками, сваренными по индивидуальному заказу», иногда называемыми «заготовками, сваренными лазером», в которых различные вырезанные профили соединяются лазерной сваркой для создания единой заготовки, свойства которой соответствуют конкретному применению.

Концепция лазерной вырубки в США восходит к 1990-м годам. На рубеже тысячелетий консорциум нескольких компаний под названием Laser Blanking Central задал вопрос, который, оглядываясь назад, опередил свое время: что, если вырубной пресс можно заменить системой лазерной резки с рулонной подачей?

Группа, в которую входили такие компании, как DCT в Стерлинг-Хайтс, штат Мичиган, и Alabama Laser Systems в Манфорде, штат Алабама, а также эксперты по лазерам, такие как Чарльз Каристан (ныне технический сотрудник в Air Liquide), разработали некоторые первоначальные концепции. Рулон подается в прецизионный правильный станок, затем в станину лазерной резки, после чего роботы или другие устройства выгружают отрезанные детали и (при необходимости) утилизируют скелет. С тех пор развитие технологий, в том числе волоконного лазера высокой яркости, сделало эту концепцию реальностью.

Сегодняшняя автомобильная промышленность имеет больше вариаций моделей, чем когда-либо, что, конечно же, сделало замену штампов целью для улучшения. Замена штампов за одну минуту (SMED) — отличная идея, но еще лучше вообще не иметь кубика, который нужно было бы менять.

Каждая из трех лазерных головок системы имеет собственный портал.

Вырубная матрица наиболее экономична, когда она производит заготовки с прямыми линиями и углами. Лазер предпочитает работать с контурной заготовкой, где режущей головке никогда не приходится полностью замедляться, поворачиваться и ускоряться вокруг острого угла — и так уж получилось, что многие из этих контурных форм способствуют формовке на штамповочном прессе, особенно для процесс рисования. Независимо от формы заготовки, лазерная вырубка позволяет инженерам настраивать ее для лучшей формовки.