يصل تقطيع الليزر إلى مصنعي المعدات الأصلية للسيارات

يتحرك ناقلان تلسكوبيان عريضان جنبًا إلى جنب أسفل رؤوس القطع بالليزر النشطة ، مما يحافظ على فجوة ثابتة أسفلها لتفريغ الأبخرة والمواد المنصهرة.

ذات يوم في أوائل عام 1974 ، اطلع محررو The FABRICATOR آنذاك على مخطوطة عن تقنية متطورة قضت سنوات في المختبر لكنها بدأت للتو في الظهور على أرض متجر التصنيع.بجانب أصورة محببة لليزر ثاني أكسيد الكربون بقدرة 500 وات مثبت على آلة قطع بالأكسجين ، جاء في المقال: \"الآن ، بعد كل هذه السنوات الواعدة ، أصبح الليزر أداة مقبولة لتشغيل المعادن. \\"

تبين أن هذا بخس.بعد كل هذه السنوات ، يهيمن الليزر على التصنيع الدقيق للصفائح المعدنية.لقد ازدهرت جزئيًا بسبب قدرتها على قطع أي شكل في أي اتجاه.تخطيطات العش على جهاز ليزر مسطحفي متجر عمل ذو مزيج عالٍ من المنتجات ، يشبه الأعمال الفنية.

بالطبع ، مع نمو أحجام الطلبات ، أصبح القطع بالليزر تقليديًا أقل منطقية من الناحية الاقتصادية.ظل هذا هو الحال حتى مع اقتحام الليزر الليفي للسوق منذ أكثر من عقد من الزمان.يبدو ليزر الألياف سريعًا بشكل مذهل بشكل لا يصدقمنتجة ، لكن رأس القطع لا يزال بحاجة إلى تتبع ملف تعريف الجزء.

يمكن لمكبس الختم قطع ملف تعريف فارغ دفعة واحدة ، ومن ثم هيمنة مكبس الختم في الطمس بكميات كبيرة ، لا سيما في صناعة السيارات.لا توجد طريقة يمكن للليزر أن يتفوق بها على خط المسح التقليديمكابس الختم الميكانيكية ، أليس كذلك؟

ليس بالضرورة.شقت خطوط تقطيع الليزر طريقها إلى بعض المستخدمين الأوائل حول العالم ، بما في ذلك SET Enterprises ، مركز خدمة المعادن في ميشيغان.في عام 2016 ، قامت شركة Daimler بتركيب خطين لطمس الليزر في مرسيدس-مصنع بنز في كوبنهايم ، ألمانيا.بدأ خط تقطيع ليزر آخر في الإنتاج في مصنع آخر لمرسيدس بنز في ألمانيا في بداية هذا العام ، والخط الرابع في مرحلة التجميع.

تُظهر أحدث خطوط تقطيع الليزر مرونة \\"بدون أدوات \\" التي تمتع بها معظم مصنعي المعادن بأشعة الليزر المقطوعة ذات القاعدة المسطحة لسنوات.لكن بعض خطوط طمس الليزر تطابق أيضًا ، وأحيانًا تتجاوز ، سرعة العديدخطوط الطمس بالضغط المثبتة حول العالم.إنه عمل فذ لم يكن بإمكان محرري The FABRICATOR في عام 1974 تخيله.

بعض التاريخ

مصطلح طمس الليزر ليس جديدًا ، لكنه قد يؤدي إلى الارتباك ، خاصة لمن هم خارج سلسلة توريد السيارات.لا يتعلق الأمر بأي حال من الأحوال بـ \\"الفراغات الملحومة \\" ​​التي تسمى أحيانًا \\"الفراغات الملحومة بالليزر \\" ، والتي تختلف فيهايتم ربط مقاطع القطع عن طريق اللحام بالليزر لإنشاء فراغ واحد له خصائص مخصصة للتطبيق.

يعود المفهوم الكامن وراء المسح بالليزر في الولايات المتحدة إلى التسعينيات.في مطلع الألفية ، طرح كونسورتيوم متعدد الشركات يُدعى Laser Blanking Central سؤالاً كان ، في وقت لاحق ، سابقًا لعصره: ماذا لوهل يمكن استبدال مكبس التقطيع بنظام القطع بالليزر المغذي بالملف؟

المجموعة ، التي تضمنت شركات مثل DCT في ستيرلنج هايتس ، ميشيغان ، وأنظمة ألاباما ليزر في مونفورد ، آلا. ، جنبًا إلى جنب مع خبراء الليزر مثل تشارلز كاريستان (الآن زميل تقني في Air Liquide) ، طورت بعضًا مبدئيًاالمفاهيم.سيتم إدخال ملف في جهاز تسوية دقيق ، ثم في سرير القطع بالليزر ، وبعد ذلك تقوم الروبوتات أو الأجهزة الأخرى بإفراغ الأجزاء المقطوعة و (عند الضرورة) التخلص من الهيكل العظمي.منذ ذلك الحين تقدم التكنولوجيا ،بما في ذلك ليزر الألياف عالي السطوع ، جعل هذا المفهوم حقيقة واقعة.

لماذا تقطيع الليزر؟

تتمتع صناعة السيارات اليوم بتنوع في الطراز أكثر من أي وقت مضى ، مما جعل بالطبع تغييرات القالب هدفًا للتحسين.يعد تبادل القوالب لمدة دقيقة واحدة (SMED) فكرة رائعة ، ولكن عدم وجود موت للتغيير في المقام الأول هو فكرة جيدة.أفضل.

كل من رؤوس الليزر الثلاثة في النظام لها جسرها الخاص.

يعتبر قالب الطمس أكثر فعالية من حيث التكلفة عندما ينتج فراغات بخطوط وزوايا مستقيمة.يفضل الليزر العمل مع الفراغ المحيطي ، حيث لا يضطر رأس القطع إلى التباطؤ كليًا والالتفاف والتسريع حول نقطة حادةزاوية - ويحدث أن العديد من تلك الأشكال الكنتورية تساعد في قابلية التشكيل في مكبس الختم ، خاصةً في عملية الرسم.بغض النظر عن الشكل الفارغ ، يسمح المسح بالليزر للمهندسين بتعديله للحصول على تشكيل أفضل.

ستحتاج سيارات وشاحنات المستقبل أيضًا إلى أن تكون أخف وزنًا وأكثر أمانًا ، ومن هنا يأتي الطلب على الفولاذ عالي القوة المتطور والمواد الأخرى ذات نسب القوة إلى السماكة المتزايدة على ما يبدو.هذه المواد ليست لطيفةطمس يموت.الليزر ، من ناحية أخرى ، لا يهتم بقوة شد المادة ، فقط السماكة وقدرة المادة على امتصاص طاقة الليزر.المسح بالليزر لا يزيل كل المخاوفالمواد عالية القوة - لا تزال المواد التي يتم تغذيتها بالملف بحاجة إلى التسوية قبل أن تصل إلى رؤوس القطع بالليزر - ولكن إزالة قالب الطمس يخفف عددًا لا بأس به من العقبات التقنية.

رقصة عالية التصميم

بدأ Andreas Heuer ، رئيس قسم تكنولوجيا التشكيل في Mercedes-Benz لمصنعي Gaggenau و Kuppenheim ، في النظر في العملية في البداية لأسباب عملية بحتة: لم ترغب الشركة في تغيير مصنعها الحالي لإفساح المجال لـأسس الماكينة الضخمة ، والحفر الحلقية ، وخليج مرتفع للرافعات العلوية المطلوبة لتغيير قوالب الطمس.

\\"لا نحتاج إلى مساحة إضافية لتخزين القوالب ، ولسنا بحاجة إلى نفقات إضافية

التكنولوجيا أيضًا مفيدة جدًا لنا ، لأن لدينا عددًا متزايدًا من أنواع المركبات.

\\"قام [المسح بالليزر] أيضًا بتبسيط التغييرات الهندسية أثناء إدخال مجموعات قوالب جديدة [للتشكيل] ، \\" تابع هوير ، مضيفًا أن بعض التغييرات الهندسية الفارغة ساعدت في عمليات الرسم النهائية.\\"بالنسبة لبعض المجموعات ، نحنخلق ستة إلى ثمانية أشكال هندسية مختلفة [فارغة].وقد سمح لنا ذلك بتنفيذ التغييرات بسرعة دون تعطيل الإنتاج الحالي. \\"

تستخدم Daimler الآن تقطيع الليزر لإنتاج العديد من مكونات الجسم الخارجية الحساسة من الناحية التجميلية.\\"يحقق المصنع سرعة خط في بعض التطبيقات تصل إلى 60 مترًا في الدقيقة \\" ، قال مانويل هانجر ومقره ألمانيا ، مديرالمبيعات في شركة Schuler ، التي صممت وصنعت خطوط تقطيع ليزر Daimler.\\"على سبيل المثال ، أنتج الخط أكثر من 40 غطاء في الدقيقة. \\"

\\"لقد قمنا بقطع الفراغات لجميع أجزاء الجسم الخارجية والأجزاء الهيكلية الأكبر للهيكل الرئيسي لسيارات وشاحنات مرسيدس-بنز \\" ، تابع هوير.\\"نستخدم الدرجات النموذجية التي تستخدمها شركات تصنيع السيارات الأخرى ، مثل الفولاذ المجلفن والألمنيوم ،يتراوح سمكها من 0.65 إلى 1.5 مم. \\"

إن النظر إلى خط تقطيع الليزر في المصنع يشبه مشاهدة رقصة عالية التصميم ، حيث يلعب كل مكون إلكتروني وميكانيكي دورًا مهمًا.يتم تحميل الملف على نظام دفع ثنائي الملف كما في السابقالملف قيد المعالجة.إذا كانت المادة الجديدة تتطلب ذلك ، يتم تبديل كاسيتات تسوية الأسطوانة الدقيقة تلقائيًا في غضون بضع دقائق.عندما يحتاج الأمر إلى تغيير الملف ، يلتقط جهاز فك اللفافة ويعرض الملف الجديد الذي يتم تغذيتهمع الركود (بدون حفرة حلقات) من خلال جهاز التسوية إلى نظام القطع بالليزر.

يحتوي مظروف عمل القطع بالليزر على ثلاثة رؤوس قطع بالليزر ، كل منها مزود بمصدر طاقة ليزر ألياف IPG منفصل بقدرة 4 كيلو وات.تتحرك الرؤوس في اتجاه X وكذلك Y (عبر الشريط).

قال الجوع إن امتلاك ثلاثة رؤوس لقطع بالليزر يحقق توازنًا جيدًا.يؤدي وجود عدد أقل من الرؤوس إلى إبطاء سرعة التقطيع ، بينما يؤدي وجود عدد أكبر من الرؤوس إلى عدد مفرط من الثقوب والتسارع والتباطؤ ، وذلك ببساطة لأنكل رأس ليزر سيقطع جزءًا صغيرًا فقط من العش الذي يمر تحته.وكجزء من الورقة التي يتم تغذيتها باستمرار ، فإن العش يمر بالفعل \\"تحت \\" الليزر.

يتم تكديس الأجزاء المقطوعة ونقلها خارج النظام وترتيبها على مراحل ، وتكون جاهزة للنقل في اتجاه مجرى النهر.

التكنولوجيا الأساسية لطمس الليزر لا تكمن في القطع بالليزر نفسه ، ولكن بدلاً من ذلك ما يحدث تحت الشق.يحتاج الشريط إلى الاستمرار في الحركة ، ولديه مساحة تحته لتفريغ المواد المنصهرة ، ويظل مدعومًا بالكامل-جميعهم في وقت واحد.

لتحقيق ذلك ، تستخدم أنظمة تقطيع الليزر استخدامًا ذكيًا للناقلات التلسكوبية.في أنظمة تقطيع الليزر من Daimler ، يوجد ناقلان عريضان - أحدهما متقدم على رأس (رؤوس) الليزر النشط والآخر خلفه ، مع وضع فجوة ثابتة بينهما- تحرك للأمام وللخلف في الاتجاه X (مع تدفق المواد وعكسه) ، متزامنًا مع إجراء القطع.هذا يضمن أن يحافظ النظام دائمًا على فجوة ثابتة أسفل حركة القطع ، حيث الجاذبية و aسحب الفراغ المواد المنصهرة والجسيمات والأبخرة بعيدًا عن القطع نفسه.يطلق شولر على هذا الناقل المتزامن ونظام استخراج الدخان هذا \\"تقنية DynamicFlow. \\"

إنكار وتكديس

بعد القطع يأتي التنكر والتكديس ، وهما عنصران مهمان لا يمكن أن يكون لطمس الليزر منطقيًا بدونهما.نعم ، أصبحت بعض أنظمة تقطيع الليزر سريعة جدًا في بعض التطبيقات لدرجة أنها تفوقت على بعضهاأنظمة المسح التقليدية ، لكن هذه الحقيقة لن تعني الكثير إذا كان لابد من فرز الفراغات يدويًا.

كما أوضح الجوع ، فإن المسح بالليزر له العديد من سيناريوهات التجريد ، حيث يتم فصل الأجزاء الجيدة عن الخردة.الأول يتضمن الوظائف التي تقطع الأعشاش التي لا تترك أي فضلات على الإطلاق.شفاطات دايملر المغطاة بالليزر ، ذات الخط المشتركبعد الآخر ، خير مثال.تمتد فراغات الغطاء على العرض الكامل للشريط ، وتخرج من خلية الليزر ، وتمر عبر عملية التنظيف ، ثم يتم إرسالها إلى أسفل ناقلات منفصلة إلى وحدات التكديس عالية الأداء التي تشبهتلك المستخدمة في خطوط الطمس التقليدية.

\\"نحن نقوم بهذا [في Daimler] لأن تكديس الروبوت ليس بالسرعة الكافية للتطبيق \\" ، قال Hunger.

يتضمن سيناريو نزع الغرب الآخر عشًا به خردة يسقط بعيدًا في ما يسمى بعملية \\"إزالة الجاذبية \\" ، والتي تحدث خارج مغلف عمل الليزر.تعمل هذه الطريقة فقط إذا كانت الخردة موجهة وشكلت بهذه الطريقةأنه يقع بسهولة بعيدًا عن الشريط.

من هنا يمكن أن يحدث التراص بإحدى طريقتين.إذا كان اتجاه الجزء يسمح بذلك ، وثبت أن فصل الجاذبية يمكن الاعتماد عليه ، فيمكن أن تتدفق الأجزاء المقطوعة مباشرة إلى الرافعات ، تمامًا كما لو كانت في حالة عدم وجود خردة ، أثناءتسقط الخردة في مجرى الخردة وفي صندوق.بدلاً من ذلك ، يمكن لسلسلة من الروبوتات التقاط الأجزاء من الهيكل العظمي ونقلها عبر مجرى الخردة إلى حزام ناقل يؤدي إلى الرافعة.

النظافة في التقطيع

تقوم شركة Daimler بتفريغ أجزاء الجسم الخارجية الحساسة من الناحية التجميلية ، ومن ثم الحاجة إلى عملية تنظيف فارغة قائمة على الفرشاة بعد القطع بالليزر.وقال هوير \\"كان التلوث بالغبار والأوساخ مصدر قلق كبير بالنسبة لنا \\" ، مضيفًا أنه حتى بدونخطوة تنظيف إضافية ، تركت العملية \\"غبارًا طفيفًا فقط لن يكون ذا صلة لخطوات العملية التالية.

\\"اعتبارًا من اليوم يمكننا القول إن المعدات ، مثل خطوط المسح التقليدية ، تحتاج إلى تنظيف متكرر لضمان نظافة فارغة. نقوم حاليًا بتنظيف قياسي كل أسبوعين وتنظيف مكثف نصف سنوي لجميع الناقلات \\".

وأضاف الجوع \\"لتقليل التنظيف اليدوي للخط ، يمكن تجهيز كل حزام ناقل بوحدة تنظيف بالفرشاة \\".

بالطبع ، يجب أن تكون مجلدات الأجزاء كافية.\\"نظام التقطيع بالليزر ليس مثالياً للتعامل مع [العديد] الأشكال المختلفة في نفس الوقت \\" ، كما قال Hunger ، مضيفًا أنه يتطلب أيضًا أن تكون الأجزاء غير المحببة بطول 250 مم على الأقل أو عرضها.

بالتأكيد ، لن ترى متاجر المنتجات الجاهزة عالية المزج ، ذات الحجم المنخفض والنماذج الأولية ، استخدامًا لمعدات تقطيع الليزر هذه في المستقبل المنظور.ولكن إذا زاد حجم الجزء ، فقد تتغير القصة.إذا كان مزيج قطع المصنع أو مركز الخدمةيمكن رفض ملفات التعريف وتكديسها وإرسالها بسرعة إلى المصب ، ثم يصبح طمس الليزر احتمالًا واضحًا.