Công nghệ laser giúp sản xuất ô tô hiệu quả hơn như thế nào

24/02/2021 Đăng bởi: maycatlaser.vn novatech

Đến năm 2022, thị trường máy cắt laser sẽ đạt gần 6 tỷ USD và ngành công nghiệp ô tô sẽ là một trong những ngành có nhu cầu đáng kể. Sự tinh vi hơn sẽ đòi hỏi việc sử dụng tia laser ô tô trong suốt quá trình sản xuất ô tô, đặc biệt là khi nói đến chế tạo và cắt các thành phần điện.

Laser fiber và cách chúng được sử dụng
Được phát minh vào năm 1964, laser CO2 đã được sử dụng trong dây chuyền lắp ráp ô tô không chỉ để đánh dấu và khắc laser mà còn để cắt và hàn chính xác. Mức công suất đầu ra thay đổi của chúng làm cho chúng hữu ích trong hầu hết các lĩnh vực sản xuất ô tô. Robot ô tô đã là một phần của ngành công nghiệp trong nhiều thập kỷ và khi kết hợp với công nghệ laser, chúng mang lại một loạt lợi ích cho việc sản xuất ô tô.

Để hiểu rõ hơn về cách chúng được sử dụng, dưới đây là ba cách laser fiber ô tô có thể hoạt động:

Chùm tia cố định: Đây là một quá trình cơ học đơn giản trong đó robot di chuyển vật liệu trước một chùm tia laze cố định.

Cánh tay di chuyển: Tia laser được gắn trên một cánh tay robot có khớp nối di chuyển liên tục, cho phép tia laser cắt vật liệu theo các mẫu nhất định.

Phân phối chùm tia: Với sự trợ giúp của hệ thống phân phối chùm tia tinh vi có thể bao gồm sợi quang học, ánh sáng laser khớp nối để cắt các hình dạng phức tạp.

Trong mọi trường hợp, robot phải đủ lớn và đủ mạnh để di chuyển tia laser đến các vị trí cần thiết một cách hiệu quả.

Ưu điểm của Công nghệ Laser ô tô
Như nhiều nhà sản xuất sẽ thừa nhận, một trong những lợi ích rõ ràng nhất của công nghệ laser fiber trong lĩnh vực ô tô là độ chính xác của nó. Điều đó dẫn đến một số lợi thế hơn đã giúp ngành công nghiệp ô tô tiến bộ nhanh chóng và dứt khoát hơn rất nhiều.

Ít dụng cụ hơn và các bộ phận mỏng hơn
Qua nhiều năm, ô tô đã nhẹ hơn, một phần là nhờ không còn cần đến một số bộ phận nhất định. Ví dụ, các mặt bích được vặn vào để làm kín không còn cần thiết nhiều nữa và thậm chí có thể bị loại bỏ hoàn toàn trong tương lai. Thay vì thép, xe hơi hiện đang sử dụng nhôm hoặc nhựa sợi carbon cho ngoại thất. Điều này có thể thực hiện được nhờ laser vì chúng nhanh chóng hàn các mối nối vật liệu để tạo ra một con dấu an toàn.

Ngoài ra, công nghệ laser có thể được sử dụng để gia cố kết cấu, mang lại sự ổn định và phân bổ tải tốt hơn. Một ví dụ về điều này là một quá trình được gọi là quá trình tạo hình nóng. Nó làm mềm vật liệu và cải thiện khả năng định hình, làm cho vật liệu ít giòn và dễ bị gãy hơn. Nhìn chung, ít dụng cụ hơn có nghĩa là các bộ phận không phải hàn theo cách truyền thống, điều này có thể gây ra căng thẳng nhiệt. Laser cung cấp một giải pháp nhanh hơn và ít căng thẳng hơn có thể được tối ưu hóa và điều chỉnh để phù hợp với các nhu cầu cụ thể.

Trộn vật liệu sáng tạo
Một trong những thách thức khi xử lý một số vật liệu nhất định là cấu trúc. Việc phải ấn và chạm vào chúng trong quá trình định hình sẽ làm thay đổi cấu trúc và làm cho nó ít âm thanh hơn. Laser tạo khuôn vật liệu mà không cần chạm vào hoặc tác động bất kỳ lực nào, duy trì tính toàn vẹn của chúng bằng cách dựa nhiều hơn vào việc làm tan chảy sạch sẽ các sợi để đạt được mục tiêu.

Phương pháp này thúc đẩy các kỹ sư vật liệu đưa ra các hỗn hợp vật liệu mới sáng tạo mà trước đây chưa từng có. Hãy tưởng tượng có thể tạo ra sự kết hợp âm thanh về mặt cấu trúc với độ bền kéo tăng lên bằng cách sử dụng các vật liệu có điểm nóng chảy khác nhau, chẳng hạn như kim loại và sợi. Trong nhiều trường hợp, các vật liệu này cần được cắt, làm nguội và ép lại với nhau để hoạt động bình thường mà không cần phải hoàn thiện, chẳng hạn như thêm bu lông hoặc thậm chí là keo.

Ít chất thải vật liệu hơn
Ngay cả khi có đại dịch, thị trường kim loại phế liệu toàn cầu được dự báo sẽ đạt 1 tỷ tấn vào năm 2027. Trong các loại ô tô hiện đại, thép và nhôm tái chế chiếm hơn 50% vật liệu ô tô mới. Mặc dù đây là một điều tốt, nhưng việc cắt giảm vật liệu không đúng cách sẽ làm tăng chất thải và tốn kém tiền bạc của các nhà sản xuất. Bởi vì các mẫu cắt có thể được tối ưu hóa, laser giúp các nhà sản xuất ô tô tận dụng tối đa vật liệu được sử dụng, giảm thiểu phế liệu.

Ưu điểm của laser là rất nhiều, nhưng điểm mấu chốt là chúng nhanh hơn vì chúng thực hiện các nhiệm vụ và kỹ thuật lặp lại một cách nhanh chóng và chính xác. Điều này khiến họ trở thành tài sản linh hoạt đối với ngành công nghiệp ô tô.

Cách Laser truyền cảm hứng cho các quy trình sản phẩm mới
Mặc dù nó đã xuất hiện từ những năm 1970, sự lắng đọng kim loại bằng laser, hay còn gọi là LMD, được coi là một quy trình sản xuất mới. Nó bao gồm việc sử dụng tia laser để tạo ra một vũng nóng chảy kim loại trên bề mặt của kim loại và lắng đọng một loại bột kim loại trong vũng nóng chảy này. Các khuôn ô tô bị hao mòn nhiều trong quá trình hình thành, làm giảm tuổi thọ sử dụng của chúng. Thay thế một số trong số này, ngay cả những cái nhỏ, có thể tốn hàng nghìn đô la. Với LMD, các nhà sản xuất phủ những cái chết này ở những vị trí chiến lược có lực lượng mạnh nhất. Kỹ thuật này tăng hơn gấp đôi thời gian sử dụng của khuôn.

Với phản ứng tổng hợp kim loại bằng laser, bột kim loại nằm trên một tấm xây dựng và được nấu chảy từng lớp một cách có chọn lọc để tạo ra một thành phần thực tế. Mỗi lớp bột nóng chảy có kích thước từ 20 đến 100 micron. Để đặt điều đó vào ngữ cảnh, chiều rộng của một sợi tóc người là khoảng 75 micron. Mỗi lớp trong quy trình phụ gia này phải được kiểm soát chính xác ở một mức độ nhất định, điều này làm cho việc in kim loại 3D trở thành một quá trình phát triển trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cả lĩnh vực ô tô và hàng không.

Các ứng dụng ô tô Laser fiber phổ biến
Khi mọi người nghĩ đến việc cắt và sản xuất trong lĩnh vực ô tô, nhiều người cho rằng đó là tất cả về các thành phần kim loại và khung xe bằng sợi carbon. Thực tế là, laser được sử dụng trong tất cả các khía cạnh của việc chế tạo ô tô - ngay cả những bộ phận mượt mà hơn, mềm hơn.

Các loại túi khí
Khả năng quản lý công suất laser chính xác đến watt giúp các nhà sản xuất cắt được hầu hết mọi vật liệu. Thị trường an toàn thụ động có nghĩa là sẽ có nhu cầu về các loại túi khí và ứng dụng túi khí mới hơn, bao gồm cả túi tác động bên cạnh những túi ở phía trước. Với laser, các nhà sản xuất có thể kết hợp các kỹ thuật cắt phức tạp và tiên tiến theo những cách hiệu quả hơn để đáp ứng nhu cầu. Chùm tia có thể được đào tạo để cắt qua loại vật liệu này ở tốc độ cao mà không nung chảy, cúi hoặc xiên. Trên hết, máy cắt laser cũng có thể thực hiện các mẫu chuyên dụng nhanh hơn rất nhiều.

Laser CO2 kín cho các bộ phận vận chuyển
Các thành phần nội thất, chẳng hạn như bảng điều khiển của ô tô, cũng được hưởng lợi từ máy cắt laser CO2 kín, nhỏ gọn. Laser CO2 khí truyền thống có thể làm hỏng vật liệu hữu cơ được sử dụng trong ô tô và không thể quản lý độ chính xác cần thiết. Bất kỳ loại cắt tỉa và đục lỗ nào cần thiết cho cốc đựng cốc và các phụ kiện khác đều yêu cầu các vết cắt nhanh hơn, sạch hơn để lại các cạnh nhẵn và ít mảnh vụn. Laser CO2 kín có thể mang lại chất lượng cắt tuyệt vời và hiệu quả hơn nhiều.

Tăng cường các bộ phận được hydroformed
Hydroforming là quá trình chế tạo và tạo hình kim loại với sự hỗ trợ của nước hoặc chất lỏng thủy lực. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu hàn, tạo ra cấu trúc unibody với độ bền kéo cao, tăng độ cứng của cấu kiện và làm cho thiết kế linh hoạt hơn. Kỹ thuật này được sử dụng để chế tạo các bộ phận của hệ thống treo và tạo khung động cơ cho các mẫu xe khác nhau.

Quá trình hydroforming tạo ra một số dịch chuyển hình học có thể làm yếu vật liệu. Laser được sử dụng cùng với hệ thống uốn ống để bù đắp điều đó trong suốt quá trình để thời gian và vật liệu không bị mất đi sau này.

Xe điện hưởng lợi như thế nào từ công nghệ laser
Khi nói đến chế tạo ô tô truyền thống, laser được sử dụng để xử lý tốc độ và không tiếp xúc. Trong lĩnh vực di động điện tử hay di động điện tử đang phát triển, công nghệ này giúp các nhà sản xuất vượt qua một số thách thức khi sử dụng các quy trình truyền thống hơn trên công nghệ mới. Một ứng dụng yêu cầu sử dụng tia laser để tạo ra một vòng đệm kín trong vỏ của pin lithium-ion. Các nhà sản xuất đang nỗ lực tìm cách tạo ra phương pháp hàn bằng tia laser sợi quang đủ mạnh để bịt kín các thành mỏng của pin nhưng không mạnh đến mức tạo ra các lỗ rỗng có thể cho nước vào.

Liên quan đến pin, việc sử dụng hàn laser fiber để nối các tế bào nhiên liệu riêng lẻ trong bộ pin giúp giảm nhu cầu về đai ốc và bu lông truyền thống, vốn làm tăng thêm trọng lượng. Ngoài ra, các mối hàn giữa các ô cần phải cung cấp khả năng chống tiếp xúc tốt nếu không hiệu quả tổng thể tốt hơn sẽ giảm đi. Trong các trường hợp độ dày vật liệu khác nhau, nhiệt đầu vào và sự thâm nhập được kiểm soát có thể mang lại mối hàn tốt hơn, nhưng làm điều này với nhiều tia laser sẽ làm tăng thời gian chu kỳ và làm cho quá trình nhanh hơn nhiều.

Công nghệ laser ô tô dự kiến ​​sẽ đóng một vai trò quan trọng hơn nữa trong tương lai. Khi vật liệu trở nên nhẹ hơn và mỏng hơn, các kỹ thuật hàn và cảm ứng nhiệt truyền thống sẽ không hoạt động tốt và sẽ đòi hỏi sự khéo léo hơn. Khả năng của các nhà sản xuất trong việc kiểm soát sức mạnh của tia laser của họ sẽ mở ra những con đường đổi mới khác nhau trong ngành, nâng cao hiệu quả tổng thể.

Viết bình luận của bạn: