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Audi apuesta por una tecnología de fabricación optimizada de Trumpf

Soldadura láser con escáner para las puertas del Audi A4

Redacción MU03/05/2007
La soldadura convencional con láseres sólidos se ha convertido en el proceso estándar de unión de piezas para la construcción de carrocerías en el sector del automóvil. El perfeccionamiento de este proceso ha culminado en la soldadura láser con escáner mediante robot, por la cual es posible el unir movimiento de un brazo robotizado articulado con los movimientos de posicionamiento altamente dinámicos de un escáner láser. Audi utiliza por primera vez esta nueva técnica de fabricación de alto rendimiento para la producción de las puertas del nuevo Audi A4.
Entre los desafíos más importantes encontrados durante el desarrollo y perfeccionamiento de este proceso destaca la puesta a disposición de unas fuentes láser apropiadas, a este respecto era de especial importancia la calidad del haz. Los sistemas de barras bombeados por lámpara que cuentan con una calidad de haz de 25 mm.mrad han demostrado su idoneidad en numerosas ocasiones en las distintas aplicaciones convencionales para soldadura por láser. Con unos valores que superan claramente el 99 por ciento estas fuentes láser establecen nuevos estándares en lo que respecta al rendimiento. Para la soldadura láser con escáner es necesario, no obstante, contar con un haz láser de una calidad considerablemente mejor. Esto se debe a que el tamaño de la superficie de mecanización de un sistema óptico por escáner y la distancia de trabajo viable dependen directamente de la calidad del haz. Dado que el potencial derivado de la geometría de las barras en lo que respecta a la calidad del haz está agotado, sólo ha sido posible cumplir con el requisito de un haz láser de calidad mejorada implantando unos conceptos láser nuevos. En los últimos años Trumpf Laser ha seguido desarrollando el láser de disco hasta convertirlo en un producto apto para aplicaciones industriales, que de hecho ya se está utilizando con éxito en todo el mundo.

Gracias a su haz de calidad estándar de 8 mm*mrad el láser de disco se utiliza en la actualidad en la gama de potencia de hasta 8 kW para todas las aplicaciones láser, desde el corte por láser, hasta la soldadura convencional pasando por la soldadura láser con escáner.

Otro nuevo desarrollo de Trumpf es un sistema óptico por escáner apto para usos industriales para esta gama de potencia. Hasta el momento es la única solución robotizada que cumple con las duras pruebas de cualificación de la industria alemana del automóvil y ya se puede encontrar implantada en la producción en serie. Recientemente Daimler Chrysler ha incorporado el proceso en la construcción de las carrocerías de sus nuevos vehículos. Por su parte, Audi suelda desde enero de 2007 con la nueva técnica láser y puede de esta forma continuar con los buenos resultados obtenidos con las aplicaciones de soldadura por láser utilizadas hasta el momento.

Las ventajas frente a los procesos convencionales residen ante todo en una mejora sustancial de la productividad. Unos sencillos y rápidos movimientos de los espejos del sistema óptico por escáner disminuyen los habituales tiempos necesarios para el posicionamiento de los robots y reducen considerablemente el tiempo total de desarrollo del proceso.

En comparación con la soldadura por puntos de resistencia con la que es posible realizar de promedio unos 0,5 puntos de soldadura por segundo, con la soldadura por escáner láser se consiguen realizar de tres a cuatro puntos de soldadura por segundo. De esta forma se logra aumentar considerablemente el grado de utilización de las fuentes láser y con ello una significante mejora de la rentabilidad. La alta eficacia del láser de disco garantiza además unos bajos costes de explotación de la fuente láser. Un rendimiento típico del 25 por ciento disminuye los gastos energéticos frente a los sistemas bombeados por lámpara y exige unos requisitos mucho menores respecto de la infraestructura de suministro en las instalaciones el usuario.

Los ingenieros de desarrollo de Audi y VW estudiaron las ventajas del proceso de soldadura mediante escáner láser. Uno de los problemas más importantes que se encontraron fue la técnica de sujeción y la preparación de las piezas. Durante el desarrollo del proceso, Audi consiguió resolver estas dificultades de forma que hoy en día la calidad de la producción es sin duda excelente.

El grupo Trumpf está especializado en la producción y desarrollo de láseres y sistemas láseres para su aplicación en la técnica de fabricación
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Trumpf PFO 33 (Programmierbare Fokussier Optik: sistema óptico de enfoque programable) - Primer sistema óptico por escáner robotizado que se utiliza en la producción en serie en el sector automovilístico alemán para la soldadura de componentes de la carrocería.
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TruDisk 6002 - Láser de disco de Trumpf con una potencia inicial de 6 kW, un radiador por compresión integrado y como máximo 6 salidas
Los expertos de Audi desarrollaron un tratamiento previo por láser de los componentes que garantiza una alta calidad de la costura de soldadura pese al revestimiento de zinc. Como útil se emplean los láseres Nd:YAG de impulsos de Trumpf.

Mediante una aplicación piloto en el marco de la actual fabricación del Passat el consorcio VW certificó ya en 2005 el proceso y los componentes del sistema de la soldadura por escáner láser para la producción en serie.

Ya en ese momento se consiguió un muy buen funcionamiento de los componentes del sistema y quedó probada la rentabilidad mejorada del proceso. Ahora, Audi ha procedido a implantar consecuentemente el proceso en la producción en serie. Ya desde comienzos de 2007 las puertas del nuevo Audi A4 se sueldan con un sistema óptico por escáner y con el láser de disco de 4 kW de Trumpf.

Gracias a esta nueva tecnología es posible producir 1.800 puertas al día con tan sólo cuatro células de mecanizado. Cada equipo de escaneado cuenta con un TruDisk 4002 de Trumpf. Se trata de la última generación de láseres de disco. La potencia inicial de 4 kW en la pieza de trabajo se produce mediante dos discos únicamente.

Y Audi apuesta por las ventajas de la Laser Network (TLN) de Trumpf, que hace posible la interconexión aleatoria de los láseres, de forma que quede garantizado el correcto funcionamiento de los equipos incluso en el caso de que se averíe un láser.

Grupo Trumpf, Área de negocio: Tecnología láser El grupo Trumpf es líder en la producción y desarrollo de láseres y sistemas láseres para su aplicación en la técnica de fabricación.

Su programa de productos incluye láseres CO2 de alta potencia, láseres sólidos bombeados por diodos y lámpara, láseres de marcado y sistemas láser de varios ejes.

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