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Dec 27, 2023

Comment les lasers améliorent les opérations de fabrication automobile en 2022

Découvrez les six avantages que les lasers offrent aux fabricants modernes. Les lasers sont arrivés

Découvrez les six avantages que les lasers offrent aux fabricants modernes.

Les lasers ont parcouru un long chemin depuis que l'industrie automobile a commencé à utiliser la technologie laser dans ses processus de fabrication. En 1973, Ford a déployé un système de soudage au laser sous la carrosserie pour sa chaîne de montage. Dans les années 80, les lasers ont commencé à être largement utilisés pour le soudage de pièces d'engrenages et de composants de moteurs. Les années 90 ont vu des applications laser telles que des ébauches soudées sur mesure et des pièces hydroformées.

Depuis lors, l'industrie automobile a adopté des lasers pour une gamme d'opérations au-delà du soudage. Les applications laser courantes incluent la découpe et le perçage, le marquage pour la traçabilité, le nettoyage et la texturation pour la préparation de surface et la numérisation pour le contrôle qualité.

En 2022, les lasers sont utilisés à chaque étape du processus de fabrication automobile, de la conception et du développement à l'assemblage final. Volkswagen AG, par exemple, utilise désormais plus de 800 lasers haute puissance dans ses usines d'assemblage mondiales.

La technologie laser offre des avantages importants aux fabricants modernes. Examinons quelques-uns des plus importants.

Les lasers modernes sont extrêmement précis et produisent une qualité constante même en cas d'utilisation intensive.

La plupart des erreurs proviennent de variations de positionnement des pièces, mais la technologie laser d'aujourd'hui utilise des caméras de vision pour vérifier le positionnement et éviter les erreurs. Cela fournit un référencement précis de la position de la pièce par rapport au laser et élimine les erreurs.

D'autres systèmes laser fonctionnent sans caméras et compensent les variations de profondeur en utilisant des configurations optiques spéciales qui améliorent la profondeur de champ. Les systèmes plus récents peuvent tolérer jusqu'à +/- 3 mm pendant le traitement, ce qui permet de produire une qualité constante même en cas de variations de profondeur importantes.

De nombreuses applications automobiles bénéficient d'une précision laser élevée. De nombreux constructeurs automobiles doivent retirer le revêtement électronique de sections spécifiques sur des pièces pour les préparer au soudage. Le nettoyage au laser est la solution idéale pour ces applications, car il peut éliminer les revêtements et les contaminants de petites zones localisées. D'autres fabricants doivent découper de petits motifs sur des matériaux tels que des plaques de fibre de carbone. La découpe au micro-laser peut découper des motifs circulaires aussi petits que 300 microns sans problème.

Les constructeurs automobiles savent que le temps consacré au changement est nécessaire, mais chaque seconde a un impact sur la productivité et l'efficacité. La rationalisation et la réduction du temps de changement peuvent augmenter la production et réduire les coûts.

L'adoption de stratégies d'échange de puces en une minute (SMED) a réduit le temps de changement de quelques heures à moins de 10 minutes pour de nombreux fabricants. Avec les lasers, cependant, les changements de système sont presque instantanés, prenant parfois un peu moins d'une seconde.

Étant donné que les changements de laser se font à l'aide d'un logiciel, les ajustements peuvent être entièrement automatisés et précis. Les gains de vitesse qui en résultent facilitent les changements et réduisent considérablement les temps d'arrêt lorsqu'aucune pièce n'est produite.

Avec les demandes actuelles de l'industrie automobile et des véhicules électriques, les fabricants sont de plus en plus disposés à investir dans des technologies plus rapides pour pouvoir atteindre leurs objectifs de cadence de production.

La vitesse de traitement au laser peut faire une différence significative pour les constructeurs automobiles. Dans la plupart des applications de traitement de matériaux, doubler la puissance du laser signifie doubler la vitesse de traitement. Par exemple, un laser de 200 W peut nettoyer une surface presque deux fois plus vite qu'un laser de 100 W. Il en va de même pour la découpe de matières plastiques, où la puissance du laser peut être doublée pour doubler la vitesse de découpe.

Les fabricants désireux d'investir dans des technologies laser plus puissantes peuvent réduire considérablement le temps de traitement et améliorer le débit. Aujourd'hui, les fabricants de lasers produisent continuellement des lasers de plus en plus puissants.

Dans le même temps, le logiciel pilotant les lasers évolue, ce qui améliore considérablement l'évolutivité du nettoyage et de la découpe au laser.

Gartner prévoit que six millions de voitures électriques seront expédiées en 2022 avec un taux de croissance de 34,4 % par rapport à 2022. Alors que le marché des véhicules électriques se développe, les consommateurs examinent également de plus près les pratiques que les fabricants déploient lors de la construction de leurs produits.

Parce que les lasers fonctionnent sans consommables, ils peuvent réduire considérablement les déchets et remplacer les technologies non respectueuses de l'environnement. Les lasers peuvent aider les fabricants à réduire ou à éliminer leur dépendance aux consommables tels que l'encre, les étiquettes, les produits chimiques, le ruban de masquage et les supports abrasifs. En raison de la nature sans contact du processus, il n'y a pas non plus d'usure de l'outil, une source importante de déchets.

L'industrie automobile a fait d'importants progrès dans le « verdissement » de son processus de fabrication. Cependant, il reste encore des améliorations à apporter. Les investissements dans la technologie laser peuvent aider les équipementiers à poursuivre leur évolution.

L'espace de fabrication est cher, les entreprises veulent donc être aussi économiques que possible lors de la construction de lignes de production. Lorsque les constructeurs automobiles ajoutent une nouvelle machine à une chaîne de production existante, ils peuvent également avoir accès à un espace au sol limité et devoir "insérer" tout ce qu'ils ajoutent.

Les machines compactes sont la clé pour résoudre ce problème.

Les progrès de la technologie laser ont évolué à un point tel que les nouvelles machines laser peuvent fonctionner efficacement dans des tailles compactes. Ceci est idéal pour les lignes de fabrication compactes avec des exigences d'espace au sol réduites.

La technologie laser à fibre, par exemple, utilise une fibre optique au lieu d'une grande chambre comme l'exigent d'autres types de lasers.

Non seulement les systèmes laser sont compacts, mais ils sont généralement installés dans des enceintes qui ont un encombrement beaucoup plus faible que ce qu'ils remplacent, comme des bains chimiques, des salles de sablage dédiées ou des opérations de masquage complètes avec plusieurs opérateurs.

Les lasers sont parmi les outils les plus flexibles en raison de leur polyvalence et de la façon dont la technologie peut être adaptée pour répondre aux besoins spécifiques des constructeurs automobiles.

Les lasers peuvent gérer la diversité des composants, des matériaux et des processus utilisés dans l'industrie automobile. Ils sont utilisés pour marquer, graver, texturer, couper, nettoyer, percer et souder. Étant donné que les paramètres laser peuvent être mis à jour à la volée, le même laser peut effectuer plusieurs opérations. Certains appareils peuvent effectuer le marquage, le nettoyage, la texturation, le durcissement et la découpe au laser avec une simple mise à jour du programme qui prend moins d'une seconde.

Les lasers sont utilisés pour répondre à des besoins de surface complexes. La profondeur d'ablation et la texture de surface peuvent être contrôlées et les modèles d'ablation peuvent être modifiés avec un minimum d'effort. Cette flexibilité peut éliminer plusieurs étapes de traitement ou le besoin de plusieurs machines.

Les lasers peuvent traiter n'importe quelle surface où la lumière peut aller, ils peuvent donc traiter des pièces dont la géométrie rendrait certaines zones inaccessibles avec des outils conventionnels. Par exemple, les lasers peuvent nettoyer le fond des cavités à une vitesse élevée par rapport à d'autres procédés.

Les lasers fournissent juste la bonne quantité d'énergie lors du traitement d'une surface. Par exemple, le nettoyage au laser élimine les contaminants tels que les oxydes et les revêtements sans endommager le substrat. Ceci est très important pour préserver l'intégrité de la surface.

La capacité de produire des composants de haute qualité avec une efficacité, une vitesse et une flexibilité élevées et de réaliser des économies de coûts importantes à l'aide de lasers a poussé l'industrie à adopter de plus en plus la technologie laser.

Le marché du laser dans la fabrication continue de croître à un rythme rapide. Les analystes prévoient un taux de croissance de 11,4 % (TCAC) et des dépenses de 30,3 milliards de dollars d'ici 2028.

Les progrès de la technologie laser ont déjà eu un impact significatif sur l'industrie automobile et ne feront que continuer à croître et à produire des gains plus importants.

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Keven Tremblay est technicien en électricité et en automatisation depuis plus de 6 ans et est maintenant spécialiste des ventes techniques chez Laserax pour présenter aux clients les meilleures solutions laser. Son expertise en programmation d'automates et en conception électrique ainsi qu'en systèmes de vision lui permettent de mieux évaluer les besoins des clients et de leur proposer des solutions automatisées industrielles adaptées.