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Dec 27, 2023

Cómo los láseres mejoran las operaciones de fabricación de automóviles en 2022

Vea las seis ventajas que brindan los láseres a los fabricantes modernos. Llegaron los láseres

Vea las seis ventajas que brindan los láseres a los fabricantes modernos.

Los láseres han recorrido un largo camino desde que la industria automotriz comenzó a utilizar la tecnología láser en sus procesos de fabricación. En 1973, Ford implementó un sistema de soldadura láser debajo de la carrocería para su línea de montaje. En los años 80, los láseres comenzaron a utilizarse ampliamente para soldar piezas de engranajes y componentes de motores. Los años 90 vieron aplicaciones láser como piezas en bruto soldadas a medida y piezas hidroformadas.

Desde entonces, la industria automotriz ha adoptado los láseres para una variedad de operaciones más allá de la soldadura. Las aplicaciones láser comunes incluyen corte y perforación, marcado para trazabilidad, limpieza y texturizado para preparación de superficies y escaneo para inspección de calidad.

En 2022, los láseres se emplearán en todas las etapas del proceso de fabricación de automóviles, desde el diseño y el desarrollo hasta el ensamblaje final. Volkswagen AG, por ejemplo, ahora usa más de 800 láseres de alta potencia en sus plantas de ensamblaje globales.

La tecnología láser ofrece importantes ventajas para los fabricantes modernos. Veamos algunos de los más importantes.

Los láseres modernos son extremadamente precisos y producen una calidad constante incluso con un uso intensivo.

La mayoría de los errores provienen de variaciones en el posicionamiento de las piezas, pero la tecnología láser actual utiliza cámaras de visión para verificar el posicionamiento y evitar errores. Esto proporciona una referencia precisa de la posición de la pieza en relación con el láser y elimina errores.

Otros sistemas láser funcionan sin cámaras y, en cambio, contrarrestan las variaciones de profundidad mediante el uso de configuraciones ópticas especiales que mejoran la profundidad de enfoque. Los sistemas más nuevos pueden tolerar hasta +/- 3 mm durante el procesamiento, lo que permite producir una calidad constante incluso cuando existen variaciones de profundidad significativas.

Hay muchas aplicaciones automotrices que se benefician de la alta precisión del láser. Muchos fabricantes de automóviles necesitan eliminar el revestimiento electroforético de secciones específicas de las piezas para prepararlas para la soldadura. La limpieza con láser es la solución ideal para estas aplicaciones, ya que puede eliminar recubrimientos y contaminantes de áreas pequeñas y localizadas. Otros fabricantes necesitan cortar patrones pequeños en materiales como placas de fibra de carbono. El corte por microláser puede cortar patrones circulares tan pequeños como 300 micras sin ningún problema.

Los fabricantes de automóviles saben que el tiempo dedicado al cambio es necesario, pero cada segundo que toma afecta la productividad y la eficiencia. Simplificar y reducir el tiempo de cambio puede aumentar la producción y reducir los costos.

La adopción de estrategias de intercambio de troqueles en un solo minuto (SMED) ha reducido el cambio de horas a menos de 10 minutos para muchos fabricantes. Sin embargo, con los láseres, los cambios de sistema son casi instantáneos, a veces tardan menos de un segundo.

Debido a que los cambios de láser se realizan mediante software, los ajustes pueden ser totalmente automáticos y precisos. Las ganancias resultantes en la velocidad hacen que los cambios sean fluidos y reducen drásticamente el tiempo de inactividad donde no se producen piezas.

Con las demandas actuales en la industria automotriz y de vehículos eléctricos, los fabricantes están cada vez más dispuestos a invertir en tecnologías más rápidas para poder cumplir con sus objetivos de rendimiento de producción.

La velocidad de procesamiento láser puede marcar una diferencia significativa para los fabricantes de automóviles. En la mayoría de las aplicaciones de procesamiento de materiales, duplicar la potencia del láser significa duplicar la velocidad de procesamiento. Por ejemplo, un láser de 200 W puede limpiar una superficie casi el doble de rápido que un láser de 100 W. Lo mismo se aplica al cortar plásticos, donde la potencia del láser se puede duplicar para lograr un aumento del doble en la velocidad de corte.

Los fabricantes dispuestos a invertir en tecnologías láser más potentes pueden reducir drásticamente el tiempo de procesamiento y mejorar el rendimiento. Hoy en día, los fabricantes de láser producen continuamente láseres cada vez más potentes.

Al mismo tiempo, el software que controla los láseres está evolucionando, lo que está mejorando significativamente la escalabilidad de limpieza y corte láser.

Gartner pronostica que se enviarán seis millones de autos eléctricos en 2022 a una tasa de crecimiento del 34,4% a partir de 2022. Si bien el mercado de vehículos eléctricos está creciendo, los consumidores también están observando más de cerca las prácticas que implementan los fabricantes al construir sus productos.

Debido a que los láseres funcionan sin consumibles, pueden reducir significativamente los desechos y reemplazar las tecnologías no ecológicas. Los láseres pueden ayudar a los fabricantes a reducir o eliminar su dependencia de consumibles como tinta, etiquetas, productos químicos, cinta adhesiva y medios abrasivos. Debido a la naturaleza sin contacto del proceso, tampoco hay desgaste de herramientas, una fuente importante de desperdicio.

La industria automotriz ha logrado avances significativos en la "ecologización" de su proceso de fabricación. Sin embargo, todavía hay mejoras por hacer. Las inversiones en tecnología láser pueden ayudar a los OEM a continuar su evolución.

El espacio de fabricación es caro, por lo que las empresas quieren ser lo más económicas posible al construir líneas de producción. Cuando los fabricantes de automóviles agregan una nueva máquina a una línea de producción existente, es posible que también tengan acceso a un espacio de piso limitado y tengan que "comprimir" cualquier cosa que agreguen.

Las máquinas compactas son la clave para abordar este problema.

Los avances en la tecnología láser han evolucionado hasta un punto en el que las nuevas máquinas láser pueden operar de manera eficiente en tamaños compactos. Esto es ideal para líneas de fabricación compactas con requisitos reducidos de espacio de piso.

La tecnología de láser de fibra, por ejemplo, utiliza una fibra óptica en lugar de una gran cámara como requieren otros tipos de láseres.

Los sistemas láser no solo son compactos, sino que generalmente se instalan en recintos que ocupan un espacio mucho menor que el que reemplazan, como baños químicos, salas dedicadas a limpieza con chorro de arena u operaciones completas de enmascaramiento con varios operadores.

Los láseres son algunas de las herramientas más flexibles debido a su versatilidad y la forma en que la tecnología se puede adaptar para satisfacer las necesidades específicas de los fabricantes de automóviles.

Los láseres pueden manejar la diversidad de componentes, materiales y procesos utilizados en la industria automotriz. Se utilizan para marcar, grabar, texturizar, cortar, limpiar, taladrar y soldar. Dado que los parámetros del láser se pueden actualizar sobre la marcha, el mismo láser puede realizar múltiples operaciones. Algunos dispositivos pueden realizar marcado, limpieza, texturizado, endurecimiento y corte con láser con una simple actualización del programa que toma menos de un segundo.

Los láseres se utilizan para satisfacer necesidades de superficies complejas. La profundidad de la ablación y la textura de la superficie se pueden controlar, y los patrones de ablación se pueden cambiar con un mínimo de esfuerzo. Esta flexibilidad puede eliminar múltiples pasos de procesamiento o la necesidad de múltiples máquinas.

Los láseres pueden procesar cualquier superficie donde pueda pasar la luz, por lo que pueden procesar piezas cuya geometría haría que algunas áreas fueran inaccesibles con herramientas convencionales. Por ejemplo, los láseres pueden limpiar el fondo de las cavidades a alta velocidad en comparación con otros procesos.

Los láseres entregan la cantidad justa de energía al procesar una superficie. Por ejemplo, la limpieza con láser elimina contaminantes como óxidos y recubrimientos sin dañar el sustrato. Esto es muy importante para preservar la integridad de la superficie.

La capacidad de producir componentes de alta calidad con alta eficiencia, velocidad y flexibilidad y producir ahorros de costos significativos utilizando láseres ha llevado a la industria hacia una adopción cada vez mayor de la tecnología láser.

El mercado del láser en la fabricación continúa creciendo a un ritmo acelerado. Los analistas pronostican una tasa de crecimiento del 11,4% (CAGR) y gastos de $30,300 millones para 2028.

Los avances en la tecnología láser ya han tenido un impacto significativo en la industria automotriz y seguirán creciendo y produciendo mayores ganancias.

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Keven Tremblay ha sido técnico eléctrico y de automatización durante más de 6 años y ahora es especialista en ventas técnicas en Laserax para presentar a los clientes las mejores soluciones láser. Su experiencia en programación de PLC y diseño eléctrico, así como en sistemas de visión, le permiten evaluar mejor las necesidades de los clientes y ofrecerles soluciones automatizadas industriales adaptadas.