Introduction aux robots de soudage laser

Avec la complexification croissante des composants manufacturés, la demande de solutions d'assemblage précises s'accroît. Ce problème s'accentue avec la production de pièces plus sophistiquées en plastique. Le soudage laser apporte une solution à ces enjeux. Il facilite également le soudage de matériaux difficiles comme le cuivre et l'aluminium, couramment utilisés dans la fabrication de systèmes de batteries. Si certaines installations utilisent encore le laser pour le soudage manuel, l'automatisation est de plus en plus répandue en raison des exigences élevées de précision.
Industries de la robotique de soudage laser

Les robots de soudage laser constituent une application de niche dans le secteur manufacturier. Très peu d'industries tirent pleinement parti des caractéristiques et des avantages uniques du soudage laser. Toutefois, pour ces industries, l'accès au soudage laser automatisé est essentiel. En voici quelques exemples :

1. Automobile
2. Aérospatiale
4. Électronique
5. Santé
6. Métaux
7. Plastiques

Une cellule de soudage robotisée est un ensemble complexe de sous-systèmes. Au départ, le suivi des composants nécessaires peut s'avérer ardu. Décomposons donc ce système en ses différentes parties :

Le robot

Le robot de soudage est l'élément central de la cellule de soudage. Ici, le terme « robot » désigne sa mécanique et ses commandes. Quel que soit son type, le robot est responsable de la réalisation de la soudure. Ce composant assure à la fois le déplacement et le contrôle direct du laser. Le choix du robot doit être guidé en priorité par les exigences de l'application. Les modèles de robots présentent des caractéristiques de conception différentes. Lors de la sélection de votre robot, vous devez prendre en compte des critères tels que la portée, la capacité de charge utile, la vitesse et la précision. Les exigences de l'application imposeront des performances spécifiques qui permettront de restreindre le choix des robots adaptés à votre projet. Nous examinerons différentes options de sélection de robots dans la section suivante.

Le laser

Le système laser génère le faisceau de soudage. Il comprend la tête et le générateur/amplificateur de puissance, parfois un composant séparé. Le type de laser requis dépend du matériau et des exigences de soudage. Assurez-vous de bien choisir le laser le plus adapté à votre application de soudage.

Refroidissement

La plupart des lasers nécessitent un système de refroidissement pour fonctionner. Ils génèrent une chaleur intense qui peut endommager leurs composants internes. Les systèmes de refroidissement permettent de maintenir la température du laser dans une plage de fonctionnement optimale. C'est pourquoi ils font souvent partie intégrante du système laser.

Présentation des pièces

Il convient de réfléchir à la manière de présenter la pièce au robot de soudage. Les systèmes de soudage laser offrent souvent davantage d'options à cet égard, grâce à un faible impact physique sur la pièce pendant le soudage. Voici quelques options courantes :

1. Convoyeurs
2. Jigs
3. Platines vinyles
4. Pinces
5. Autres robots

Systèmes de détection/surveillance

Un tel système de haute technologie est équipé de nombreux capteurs. Les capteurs de température et les équipements de sécurité sont standard dans les cellules de soudage. De plus, les systèmes de suivi de faisceau et de joint sont courants. Les fournisseurs proposent souvent des solutions intégrant des systèmes de vision. Ces systèmes offrent diverses fonctionnalités. Vos besoins peuvent varier en fonction de l'application. Voici quelques exemples d'applications courantes :

1. Contrôle/inspection de la qualité
2. Sécurité
3. Surveillance thermique

Sécurité

Le soudage laser est une application dangereuse pour les personnes. Par conséquent, il est essentiel de mettre en œuvre des mesures de sécurité pour protéger les employés. Les mesures d'atténuation des risques comprennent généralement :

1. Protection/enceinte de sécurité
2. Rideaux lumineux
3. Scanner(s) de sécurité
4. Systèmes de consignation/déconsignation
5. Interrupteur à main levée

Types de robots de soudage laser utilisés aujourd'hui

Quelques types de robots dominent le marché du soudage laser. Ces robots offrent les fonctionnalités nécessaires à l'automatisation des opérations de soudage laser. Cependant, leurs différences sont importantes. Comprendre ces différences vous permettra de choisir le robot le plus adapté à votre application.
Robots à six axes

Les robots à six axes offrent un excellent compromis entre vitesse, portée et capacité de charge. Ils couvrent la grande majorité des applications de soudage laser et excellent dans les travaux de soudage de petite et moyenne taille. Leur grande amplitude de mouvement leur permet de souder des pièces aux géométries complexes.

Cependant, les limitations des robots à six axes peuvent restreindre leur compatibilité avec les tâches de grande envergure. Par exemple, leur portée est limitée à un ou deux mètres. Malheureusement, cela reste le cas même pour les plus grands robots. Les fabricants peuvent toutefois atténuer cette limitation grâce à une unité de transfert robotisée (RTU). Une RTU permet d'étendre la portée d'un robot à six axes. Cependant, il s'agit d'un équipement coûteux. De plus, l'intégration d'une RTU engendre des coûts et des contraintes spécifiques.

De plus, la capacité de charge utile des robots est limitée. Cela restreint leur aptitude à manipuler les lasers de grande taille nécessaires à certaines tâches. Malheureusement, il est impossible de pallier cette limitation sans un robot plus robuste ou d'un type différent.

Robots portiques

Les robots portiques offrent une capacité de soudage laser quasi illimitée. Les fournisseurs peuvent les configurer pour répondre aux exigences des applications les plus exigeantes. De plus, leur rigidité mécanique supérieure leur permet de manipuler les lasers les plus imposants. Enfin, leur conception simple leur confère une précision inégalée.

Ces avantages ne sont pas sans inconvénients. Les robots portiques sont limités dans leur capacité à manipuler des pièces complexes. Les robots à six axes sont mieux adaptés aux tâches exigeant une grande dextérité. Leur conception multi-articulée leur permet d'exceller dans ce type d'applications.

Types de fournisseurs de robots de soudage laser

Vous maîtrisez désormais les principes fondamentaux du soudage laser robotisé. L'étape suivante consiste probablement à rechercher des fournisseurs potentiels. Le marché du soudage robotisé offre de nombreuses options. Examinons quelques types de fournisseurs courants. Cette clarification vous permettra de mieux cibler les fournisseurs lors de vos recherches. En définitive, identifier le fournisseur qui vous convient facilitera grandement l'intégration.

Fabricants de robots

Les fabricants de robots conçoivent, construisent et vendent des robots. La plupart couvrent un large éventail d'applications et de secteurs d'activité. Certains proposent même des modèles uniques optimisés pour le soudage. Acheter directement auprès du fabricant présente plusieurs avantages :

1. Accès direct au meilleur support technique
2. Options préconfigurées
3. Solutions techniques
4. Meilleur accès à la formation
5. Idéal pour les applications standard

Intégrateurs

Les intégrateurs sont des fournisseurs de solutions tiers. Ils sont généralement des partenaires de distribution officiels d'au moins un fabricant de robots. Les intégrateurs ont souvent un large accès à d'autres gammes d'équipements connexes au système robotique. Les avantages de travailler avec des intégrateurs sont les suivants :

1. Offrent souvent le meilleur soutien local
2. Grande flexibilité pour les solutions personnalisées
3. Proposent généralement une variété de services en dehors de la robotique

Fournisseurs de solutions système (OEM)

Les fournisseurs de solutions système proposent des ensembles robotisés prêts à l'emploi. Ces systèmes préconfigurés sont conçus pour une application spécifique. Il existe souvent des variantes de ces ensembles afin de couvrir un large éventail de besoins applicatifs. Collaborer avec ces fournisseurs présente les avantages suivants :

1. Globalement rentable
2. Généralement construit avec des caractéristiques uniques
3. Facilité d'utilisation
4. Compatibilité avec d'autres systèmes (industrie 4.0)
5. Intégration rapide
6. Formation au système

Le soudage laser est l'une des applications les plus technologiques du soudage moderne, et l'automatisation aide les fabricants à accroître encore davantage la productivité de ce processus.
Le soudage laser, en tant que sous-domaine de niche au sein de l'industrie du soudage, peut parfois paraître mystérieux, notamment en ce qui concerne son automatisation. Comprendre les fournisseurs et les composants d'un système de soudage laser robotisé est essentiel pour démarrer votre projet d'automatisation. Cette connaissance est indispensable à la réussite de votre automatisation. Cet article abordera ces points afin de vous donner les clés pour mettre en place votre première cellule de soudage laser robotisée.