Aplicaciones láser para la movilidad eléctrica

La importancia de la soldadura láser en la industria automovilística ha ido aumentando en los últimos años, y esto no solo en el sector de las carrocerías. Muchos son los componentes que se benefician de este preciso y rápido método, también «debajo del capó» o, para ser más exactos, en el tren de potencia. Para la fabricación de motores eléctricos también se utiliza cada vez más la soldadura láser, p. ej. en uniones de cobre y aluminio, especialmente en el motor eléctrico y la batería. De igual manera, la soldadura láser demuestra todas sus ventajas en el mecanizado de ejes de rotores. Para el mecanizado de estos «ejes de rotores de construcción ligera», los usuarios se benefician de la amplia experiencia en piezas de los especialistas de EMAG LaserTec. Esta empresa es líder mundial en la producción de instalaciones láser para componentes del tren de potencia

Ingeniería mecánica combinada con láser

Solo es posible realizar cordones de soldadura de alta precisión y complejidad si tanto el sistema de guía del rayo como la sujeción de la pieza poseen la precisión correspondiente. Dicho de otra manera: saber cómo sujetar y mecanizar una pieza de forma fiable para el proceso es algo esencial en la fabricación industrial. Estos son temas clásicos de la ingeniería mecánica, en la que, además del proceso en sí, también debe tenerse en cuenta la infraestructura completa del usuario en cuestión. ¿Cómo y en qué estado llegan las piezas a la máquina? ¿Cómo se carga y descarga la máquina? ¿Cuál es el proceso posterior? Todos estos aspectos influyen en la fiabilidad del proceso y se deben tener en cuenta. Por ello, los modernos equipos de soldadura láser para producción que cumplen todos los requisitos arriba descritos, como la serie EMAG ELC, tienen más cosas en común con las máquinas herramienta que con los típicos equipos de soldadura.

Máquinas para la limpieza con láser

Para poder producir cordones de soldadura perfectos sigue siendo necesaria una buena preparación de las piezas: los requisitos de limpieza de la pieza también son muy estrictos para la soldadura con láser de cuerpo sólido. Los restos, por ejemplo de emulsiones de mecanizado, pueden causar fallos, como poros o rechupes en el cordón, por lo que deben eliminarse de forma segura antes de realizar la soldadura. El túnel de lavado de piezas fue, durante muchos años, el procedimiento estándar. Hoy en día, la limpieza con láser ofrece una alternativa. Esto es algo que EMAG LaserTec ha sabido reconocer de forma temprana, por lo que lleva ya varios años apostando por máquinas propias de limpieza con láser para obtener cordones de soladura óptimos.  Este tipo de limpieza se denomina proceso de ablación, en el que la superficie de la pieza es sometida a pulsos de láser cortos pero de potencia muy concentrada (> 10 kW). Un rayo láser se proyecta con alta potencia pico de pulso sobre una superficie. El material se vaporiza inmediatamente en un proceso en el que solo se calienta una capa mínima. De esta manera, pulso a pulso, pueden eliminarse muchos tipos de impurezas o recubrimientos de una pieza, desde lubricantes refrigerantes o aceites hasta capas de grafito, óxido, pintura y fosfato. Además, los usuarios utilizan esta tecnología para preparar superficies de manera adecuada para pasos de trabajo posteriores (por ejemplo, para "raspado"). En pocas palabras, este método es extremadamente flexible y, al mismo tiempo, ofrece una gran eficiencia energética.

Laser Metal Deposition (recubrimiento mediante láser)

EMAG LaserTec ha desarrollado dos máquinas nuevas en el sector de las aplicaciones láser, las cuales pueden utilizarse para el recubrimiento de discos de freno, por poner un ejemplo. Los sistemas de freno actuales siempre han generado muchas (incluso demasiadas) partículas de polvo fino. A ello se suma un nuevo reto: los frenos de los automóviles eléctricos se utilizan poco, ya que durante la recuperación de la energía del motor se produce una acción de frenado suficiente. En algunos casos y debido a esta prolongada falta de uso, el disco de freno puede empezar a oxidarse. La solución: discos de freno con recubrimiento, los cuales son resistentes al desgaste y a la corrosión. En este caso, al menos el disco no genera polvo. Para la fabricación de un disco de freno de este tipo, EMAG ha incluido ahora la ELC 450 LMD y la ELC 500 DUO LMD en su gama de máquinas en las que se utiliza el método de Laser Metal Deposition con gran fiabilidad del proceso. Esta operación consiste, por ejemplo, en aplicar sobre el disco de freno una capa adherente y, sobre ella, una capa de metal duro mediante sendos procesos de soldadura láser. Apenas se produce pérdida alguna de material.

Es posible imaginarse este proceso con exactitud examinando los detalles de la máquina. Estas máquinas están equipadas, de forma opcional, con una o dos (DUO) mesas circulares. En función de los requisitos del sistema de capas, la pieza debe someterse de dos a cuatro veces a este proceso.

¿Cuáles son los requisitos para el recubrimiento mediante láser?

La fiabilidad de los procesos es fundamental para la fabricación industrial. Es necesario tener el control del proceso completo. Para el recubrimiento mediante láser, esto significa en detalle:

• La determinación del peso de la pieza bruta
• La preparación del recubrimiento mediante láser: aquí es posible utilizar varias opciones, p. ej. la limpieza con láser o el calentamiento previo de las piezas, etc.
• El recubrimiento mediante láser: además del recubrimiento en sí, son extremadamente importantes los sistemas de monitorización y regulación de la calidad. Ejemplos:
  • Monitorización y regulación de la temperatura de la pieza
  • Medición activa del espesor de las capas
  • Monitorización activa de la masa fundida
  • Comprobación de la causticidad del chorro de polvo
  • Calibración de la alimentación de la cantidad de polvo, etc.

Se hace evidente que el proceso de fabricación en sí es mucho más complicado que el simple hecho de dominar la tecnología. Es necesario satisfacer los más estrictos requisitos de calidad para miles y miles de piezas, día tras día... Esto distingue a la ingeniería mecánica.

También hay que pensar en los pasos posteriores, no solo en cómo transportar las piezas mecanizadas, sino también en el paso del proceso que debe, por lógica, ser el siguiente. En el caso de los discos de freno con recubrimiento, es necesario pulir la superficie. EMAG también ha desarrollado una máquina para esta tarea, de manera que la empresa sea capaz de ofrecer la cadena completa del proceso, desde la fundición hasta el último pulido final, pasando por el recubrimiento mediante láser.

Estos amplios conocimientos empíricos y tecnológicos permiten a EMAG, y sobre todo a EMAG LaserTec, ofrecer soluciones específicas para el cliente sobre la base de procesos estandarizados. Al mismo tiempo, la empresa garantiza procesos de producción rentables para todo aquello relacionado con las aplicaciones láser presentadas, ya que la ingeniería mecánica, la tecnología y el software correspondiente están diseñados para funcionar en óptima coordinación. Estas son las propuestas únicas de venta de EMAG LaserTec.

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