Soudage laser robotisé DIY : votre guide pour la fabrication intelligente

Introduction

Avec le développement rapide de l'automatisation industrielle et de la fabrication intelligente, la technologie de soudage robotisé a progressivement dépassé les grandes usines pour devenir un moyen important pour les makers, les passionnés de DIY et les petites équipes de fabrication d'atteindre un traitement de précision, grâce à sa haute précision, haute cohérence et fortes capacités de production flexibles. Construire de manière autonome un système de soudage robotisé peut considérablement améliorer la flexibilité et l'efficacité de la production, et atteindre une précision et une fiabilité bien supérieures au soudage manuel traditionnel dans la gestion des soudures tridimensionnelles complexes. Il est particulièrement adapté aux modèles de fabrication agile avec de multiples variétés et petites séries.

Principes de base du système de soudage

Mécanisme de fonctionnement principal du soudage laser

Le soudage laser repose sur un faisceau laser à haute densité d'énergie précisément focalisé sur la surface de la pièce, provoquant la fusion rapide locale du matériau et la formation d'une piscine de fusion. Au fur et à mesure que le faisceau laser se déplace, la piscine de fusion s'écoule et se solidifie, réalisant une liaison métallurgique des matériaux. Ce procédé se caractérise par une concentration de la chaleur, une petite zone affectée par la chaleur, et une déformation minimale, ce qui le rend particulièrement adapté au soudage de haute qualité des tôles fines, des matériaux dissemblables et des métaux très réfléchissants (tels que l'aluminium, le cuivre, l'acier galvanisé, l'acier inoxydable, etc.), aboutissant à des soudures esthétiques et à haute résistance.

Intégration du contrôle robotique avec la bibliothèque des procédés de soudage et combinaison de la bibliothèque des procédés de soudage avec l'alimentation en fil

Les systèmes modernes de soudage robotisé ne se limitent pas au contrôle de la trajectoire du bras robotique, mais représentent également une plateforme de soudage intelligente intégrée. Le système fait appel avec précision à la bibliothèque des procédés de soudage et à la bibliothèque des procédés d'alimentation en fil via le contrôleur robotique, réalisant un contrôle coordonné de plusieurs paramètres tels que la puissance de soudage, la vitesse de déplacement et le débit d'alimentation en fil, ce qui permet de améliorant considérablement la facilité d'utilisation, produisant des surfaces de soudure plus propres, des points de soudure plus pleins, et supportant divers matériaux de soudage.

Comparé aux méthodes traditionnelles telles que soudage à l'arc à l'argon ou soudage à l'arc doublement protégé, ce système de soudage laser dépasse les limitations des matériaux et peut réaliser des soudures de haute qualité sur des matériaux très réfléchissants ou dissemblables tels que l'aluminium, le cuivre, l'acier galvanisé et l'acier inoxydable. Le système prend en charge l'appel en un clic de plusieurs bibliothèques de processus prédéfinies, associant automatiquement les paramètres optimaux pour différents matériaux et épaisseurs, réduisant considérablement le temps de validation répétée, améliorant l'utilisation de l'équipement et la rapidité de réponse de la production, ce qui le rend particulièrement adapté aux scénarios de R&D et de production en petites séries.

Grâce à l'intégration de la bibliothèque de processus, le robot peut ajuster en temps réel la sortie laser et les actions d'alimentation du fil, réalisant un contrôle plus précis de la profondeur de pénétration et de l'alimentation du fil, s'adaptant à des trajectoires tridimensionnelles complexes et à des conditions de travail diverses. Cela améliore la qualité de soudage tout en réduisant la dépendance à l'expérience de l'opérateur (facile à utiliser), réalisant véritablement une soudure à haute flexibilité avec « une machine pour plusieurs usages, une bibliothèque pour plusieurs matériaux ».

Composants et sélection du cœur du système

Si vous avez besoin d'une liste complète des matériaux pour la soudure laser robotisée DIY, veuillez cliquer ici pour l'obtenir.

Plateforme robotique

Corps de robot industriel :

Prend en charge des marques internationales telles que FANUC, ABB, YASKAWA, KUKA, ainsi que des robots domestiques de haute qualité. Structure standard à 6 axes avec une précision de positionnement répétée jusqu'à ±0,02 mm et une capacité de charge de 20 kg, garantissant stabilité et répétabilité. sous des trajectoires complexes. Le système d'exemple utilise le robot FANUC M20iA.

Contrôleur de robot :

Possède des capacités de contrôle en temps réel haute performance et de coordination multi-axes, prend en charge la planification de trajectoires complexes et l'appel intégré des paramètres de processus, et est la garantie centrale pour atteindre une soudure de haute précision.

Pendentif d'enseignement :

Équipé d'une interface tactile intuitive, prend en charge l'édition de programmes de soudage, le débogage et la surveillance en temps réel, réduction considérable du seuil opérationnel et du temps de débogage.

Transformateur:

Fournit un support d'alimentation stable pour le système, garantissant un fonctionnement fiable à long terme et réduction des fluctuations de qualité causées par les variations de tension.Le système d'exemple utilise le Transformateur de tension intégré Xishun.

Système de soudage laser

Systèmes auxiliaires

Système de surveillance visuelle:

La caméra CCD surveille en temps réel la formation de la soudure, prend en charge la détection des défauts et le retour de processus, fournissant une assurance qualité du processus pour obtenir une soudure de haute qualité.

Système d'alimentation en fil:

Alimentation en fil servo de précision avec régulation de vitesse sans palier, supporte divers diamètres et matériaux de fil, et interagit avec la bibliothèque de processus de soudage pour contrôler le fil en fusion, garantissant la stabilité de l'alimentation en fil et l'efficacité de dépôt pour différents matériaux.

Système de protection gazeuse :

L'unité de contrôle de gaz multicanal fournit une protection par gaz inerte, empêchant l'oxydation et améliorant la qualité de la soudure. C'est une condition nécessaire pour obtenir des soudures propres et sans défauts (Recommandé d'utiliser Système de contrôle de gaz NNT).

Optionnel : Suivi du cordon de soudure, surveillance du bain de fusion (fonctionnalités supplémentaires disponibles moyennant un coût supplémentaire)

Explication étape par étape de l'intégration et du débogage du système de soudage DIY

Configuration du système mécanique

Retirez en toute sécurité la tête de coupe d'origine, installez la tête de soudage laser et assurez-vous que l'interface fibre est correcte. Fixez la tête de soudage à l'effecteur final du robot et nivelez la table de travail. Installez simultanément l'alimentation en fil et le système CCD visuel pour assurer la coordination matérielle. Une intégration mécanique précise est la base pour obtenir une soudure de haute qualité.

Raccordement des tuyauteries et câbles

Complétez la mise en place et le test d'étanchéité du circuit d'eau de refroidissement, réglez les paramètres du refroidisseur. Un refroidissement stable est un avantage qui garantit un fonctionnement fiable à long terme du laser. Pour le circuit de gaz, connectez le module de gaz protecteur, effectuez le réglage de la pression et la détection de fuites. Une protection gazeuse fiable est une condition préalable avantageuse pour des soudures de haute qualité. Le système électrique nécessite un câblage raisonnable, une protection de mise à la terre et la connexion des alimentations principales des équipements. D'excellentes connexions électriques offrent un avantage pour la stabilité du système.

Établir les connexions de communication entre le robot et le système de soudage, le système d'alimentation en fil, configurer les interfaces I/O et signaux analogiques, définir les protocoles et paramètres de communication, et compléter les tests des points de signal et la vérification du timing. Une communication stable et efficace est le lien qui exploite les avantages de contrôle collaboratif robotisé.

Mise sous tension du système et débogage du processus

Effectuez des contrôles de sécurité avant la mise sous tension séquentielle, puis procédez à l'initialisation du système et aux tests fonctionnels. Vérifiez les mécanismes de protection tels que l'arrêt d'urgence et la distance de sécurité. Réalisez le débogage du processus de soudage, y compris la définition des paramètres tels que la puissance laser, la vitesse de soudage, la vitesse d'alimentation du fil et le débit de gaz. Évaluez la qualité par des soudures d'essai et optimisez et stockez les paramètres à l'aide de la bibliothèque de processus. Ce processus démontre pleinement comment le système transforme les avantages techniques en bénéfices de production plug-and-play grâce à la gestion numérique des processus, permettant un changement en un clic pour différents matériaux.

Applications du soudage robotisé

Fabrication automobile : Soudage de la carrosserie en blanc, assemblage de packs de batteries, composants structurels du châssis. La haute précision, le temps de cycle élevé et la stabilité du soudage robotisé répondent parfaitement aux exigences strictes de l'industrie automobile en matière d'efficacité et de qualité.

Aérospatiale : Composants de moteurs, systèmes de carburant, connexions de composants structurels. Ses avantages de faible apport thermique, déformation minimale et contrôle de processus traçable le rendent adapté au secteur aérospatial, qui a des exigences extrêmement élevées en matière de sécurité et de fiabilité.

Électronique et appareils électriques : Étanchéité des boîtiers, onglets de connexion de batteries, soudage de modules de dissipation thermique. La haute précision et la zone affectée par la chaleur minimale du soudage laser lui permettent de traiter des composants électroniques de précision sans causer de dommages.

Dispositifs médicaux : Outils chirurgicaux, assemblage d'implants, emballage de capteurs haute précision. Cette méthode peut fournir des soudures propres, solides et biocompatibles, répondant aux exigences particulières de l'industrie médicale.

Conclusion

Le système de soudage robotisé DIY offre une solution de traitement des métaux à haute précision, haute flexibilité et haute efficacité pour la fabrication créative à petite et moyenne échelle ainsi que pour la production professionnelle. En intégrant profondément le contrôle robotique, la bibliothèque de processus de soudage et le système d'alimentation en fil, le système réduit considérablement la dépendance aux compétences de l'opérateur et améliore grandement l'efficacité de la production et la cohérence des processus. Sa forte compatibilité matérielle et sa gestion numérique répétable des processus en font un choix idéal pour la fabrication agile en petites séries et à multiples variétés. À l'avenir, en incorporant les technologies de vision machine et d'intelligence artificielle, le système évoluera davantage vers un soudage intelligent adaptatif, permettant des applications industrielles plus larges et des possibilités d'innovation.

FAQ

Q1 : Pourquoi choisir la soudure laser robotisée plutôt que leSoudage traditionnel à l'arc argon ou soudage à double protection ?

R : Les méthodes de soudage traditionnelles ont des limitations matérielles (par exemple, elles sont efficaces pour souder le fer, mais moins pour l'aluminium, le cuivre, l'acier inoxydable, l'acier galvanisé, etc.), tandis que la soudure laser robotisée permet une jonction de haute qualité de divers matériaux. Les soudures laser sont esthétiques, résistantes et peu déformées. Combiné au contrôle précis de la trajectoire du robot, il peut réaliser des soudures complexes difficiles à obtenir par soudage manuel traditionnel.

Q2 : Quels matériaux sont compatibles avec le système de soudure laser robotisée ?

R : Le système dispose de plusieurs bibliothèques de processus de soudage intégrées et est compatible avec l'alliage d'aluminium, le cuivre, l'acier inoxydable, l'acier galvanisé, l'acier au carbone ordinaire et d'autres matériaux. Les utilisateurs n'ont qu'à appeler la bibliothèque de processus correspondante en un clic pour changer, sans besoin de validation répétée des paramètres.

Q3 : Quels avantages d'efficacité la soudure laser robotisée a-t-elle par rapport à la soudure manuelle traditionnelle ?

R : La soudure laser robotisée offre une vitesse de soudage rapide, une grande cohérence des soudures, et peut fonctionner en continu pendant de longues périodes. Comparé à la soudure manuelle, le système peut significativement raccourcir les cycles de production, réduire les taux de retouche, et améliorer l'efficacité globale de 30 % à 50 %.

Q4 : L'utilisation de la soudure laser robotisée peut-elle réduire les coûts ?

R : Bien que l'investissement initial en équipement soit plus élevé, la qualité stable des soudures réduit les retouches et le gaspillage de consommables. De plus, les robots permettent une production nocturne sans surveillance, réduisant significativement les coûts de main-d'œuvre globaux. Les calculs complets montrent qu'une utilisation à long terme peut réduire les coûts totaux de fabrication.

Q5 : Comment la stabilité de la qualité de soudage est-elle assurée ?

R : Le système intègre une surveillance visuelle et un contrôle précis de l'alimentation du fil, permettant une surveillance en temps réel du processus de soudage pour garantir une piscine de fusion stable et des soudures uniformes. Par ailleurs, les paramètres dans la bibliothèque de processus sont pré-validés, évitant les erreurs humaines d'opération et assurant la stabilité et la cohérence de chaque soudure.

Q6 : La soudure laser robotisée convient-elle aux petites équipes de fabrication ou aux amateurs de DIY ?

R : Oui. Le système de soudure robotisée DIY, grâce à une conception modulaire, offre une installation et un réglage relativement simples, et l'appel en un clic de la bibliothèque de processus abaisse la barrière à la soudure. Même les petites équipes peuvent rapidement construire leur propre plateforme de soudage automatisée.

Q7 : Quelle est la direction de développement future de la soudure robotisée ?

R : À l'avenir, il intégrera l'intelligence artificielle et le big data pour réaliser l'auto-apprentissage et l'auto-optimisation de la bibliothèque de processus, évoluant vers la « soudure adaptative ». Par ailleurs, il montrera également un plus grand potentiel dans la fabrication verte, la production flexible et les applications intersectorielles (comme les nouvelles énergies, le médical et la fabrication électronique).