La testina di scansione con Beam Shaper aumenta la produttività nella produzione di celle a combustibile
La collaborazione di esperti di fotonica sfrutta nuove applicazioni
SCANLAB GmbH insieme alle sue consociate Blackbird Robotersysteme GmbH e Holo/Or Ltd. sta sviluppando nuovi promettenti concetti di sistema per applicazioni laser come la saldatura laser di lastre bipolari e la produzione additiva (stampa 3D di metalli). Integrando beam shaper su misura, la nuova configurazione di scansione ha mostrato il potenziale per quasi raddoppiare la produttività della saldatura di piastre bipolari per celle a combustibile a idrogeno.
La tecnologia delle celle a combustibile è stata a lungo considerata un mercato di nicchia. A causa della fase di transizione nella generazione di energia e della ricerca di spinte alternative, la domanda del mercato potrebbe crescere notevolmente. Per una produzione di massa efficiente è necessario un aumento della produttività nella saldatura di piastre bipolari metalliche, utilizzate per costruire le pile in una cella a combustibile. Elevate velocità di saldatura richiedono sistemi di scansione veloci e potenza elevata
laser, entrambi disponibili. Tuttavia, è il processo di saldatura stesso che determina la velocità massima raggiungibile. Quando viene superato un determinato limite di velocità, si verificano guasti alla cucitura di saldatura come effetti di gobba e sottosquadro.
Blackbird Robotersysteme ha allestito un banco di prova che integra la testa di scansione 2D intelliSCAN di SCANLAB e l’ultimo sviluppo di HOLO/OR, il Flexishaper, un beam shaper regolabile a gamma completa. La forma del raggio necessaria è stata determinata sulla base di simulazioni del processo di saldatura. Il layout del beam shaper utilizzato è il risultato di un design ottico combinato, che integra sia gli elementi ottici diffrattivi (DOE) che il sistema di scansione. I test di elaborazione hanno dimostrato di spostare il limite di velocità della velocità di saldatura senza guasti da 45 m/min fino a 70 m/min.
Adozione dell’esperienza di elaborazione con i DOE
La saldatura a foglio sottile di piastre bipolari ha requisiti simili ai processi di fusione laser a letto di polvere (LPBF). Entrambi richiedono dimensioni del campo di scansione fino a 500 x 500 mm2 con una velocità di elaborazione tipica di circa 1 m/s e inferiore. Anche nella stampa 3D in metallo la velocità di elaborazione non è limitata dalla velocità dello scanner o dalla potenza laser disponibile, ma è principalmente il processo stesso che limita la produttività. Pertanto, i risultati incoraggianti della saldatura laser sono il primo passo per ottimizzare ulteriormente anche i processi LPBF.
“La nostra partecipazione in società congiunta crea la fiducia necessaria per una cooperazione così stretta per esplorare soluzioni innovative. Solo in un allestimento come questo è possibile analizzare apertamente le imminenti esigenze del mercato e trasferire il risultato in un progetto ottico” racconta Georg Hofner, CEO di SCANLAB.
“Le nostre consociate ci forniscono un kit di costruzione, che possiamo tradurre in vantaggi tangibili per i nostri mercati e clienti in base alla nostra esperienza specifica e conoscenza delle applicazioni”, aggiunge Karl Christian Messer, CEO di Blackbird Robotersysteme.
“Questo è esattamente il tipo di cooperazione che crea prodotti di alto valore combinando la nostra esperienza unica nella modellatura del raggio con la profonda comprensione del mercato delle nostre società consociate” conclude Israel Grossinger, proprietario e presidente di HOLO/OR.
I prossimi passi saranno testare il concetto di saldatura laser in una configurazione su scala più ampia e perseguire diverse applicazioni in parallelo. Poiché fiberSYS soddisfa i requisiti dei processi di saldatura sia LPBF che laser, l’integrazione dei DOE in questo sistema di scansione, particolarmente adatto per macchine laser multitesta, è stata inclusa nella road map di sviluppo.
Il materiale delle immagini è disponibile per il download su https://www.scanlab.de/en/news-events/image-library
Informazioni su SCANLAB:
Con oltre 35.000 sistemi prodotti ogni anno, SCANLAB GmbH è il produttore OEM indipendente e leader mondiale di soluzioni di scansione per la deviazione e il posizionamento dei raggi laser in tre dimensioni. I suoi scanner galvanometrici, testine di scansione e sistemi di scansione eccezionalmente veloci e precisi ad alte prestazioni sono utilizzati nella lavorazione di materiali industriali e nell’industria elettronica, alimentare e delle bevande, nonché nella biotecnologia e nella tecnologia medica.
Per più di 30 anni, SCANLAB ha assicurato la sua leadership tecnologica internazionale attraverso sviluppi pionieristici in elettronica, meccanica, ottica e software, nonché i più elevati standard di qualità.
Informazioni su Blackbird Robotersysteme:
Blackbird Robotersysteme GmbH produce soluzioni di sistema per la saldatura laser remota con ottica di scansione. Le unità di deviazione del raggio basate su specchi possono essere integrate senza soluzione di continuità nei sistemi di produzione industriale, in particolare nelle celle robotizzate. La competenza principale dell’azienda è lo sviluppo di potenti tecnologie di controllo, software utente intuitivo e soluzioni aggiuntive per il monitoraggio dei processi.
In combinazione con i sistemi di scansione 2D e 3D della società affiliata SCANLAB, Blackbird offre ai costruttori di macchine e sistemi un’ampia gamma di soluzioni preintegrate altamente efficienti per la produzione ad alto volume nell’industria automobilistica, nella mobilità elettrica e in numerosi altri settori manifatturieri.
Informazioni su HOLO/OR:
HOLO/OR Ltd., fondata nel 1989 in Israele, sviluppa, progetta e produce ottiche diffrattive
elementi (DOE) ed elementi micro-ottici. Questi componenti sono usati per vari
applicazioni che coinvolgono principalmente laser ad alta precisione e ad alta potenza.
Negli ultimi tre decenni, HOLO/OR ha acquisito una notevole esperienza nella progettazione,
simulazione e produzione di DOE, utilizzando il software, gli strumenti e le strutture interni.
