Les cobots, ou robots collaboratifs, sont des robots conçus pour travailler avec et autour des humains. Comme tout robot, les cobots permettent d'accomplir des tâches répétitives de manière plus efficace et plus précise.
Si vous envisagez d'utiliser un cobot pour accroître la productivité et la sécurité du soudage dans votre entreprise, lisez ce qui suit pour apprendre tout ce que vous devez savoir pour commencer à utiliser une solution cobot de soudage au laser.
Qu'est-ce qu'un cobot de soudage ?
Si les cobots sont utilisés pour diverses tâches, ils ont connu un regain d'intérêt pour les applications de fabrication et de production telles que le soudage. Les cobots de soudage combinent un bras robotique multiaxial avec une torche de soudage et une source d'énergie et sont capables d'effectuer de nombreuses opérations de soudage. Les bras cobots peuvent être montés de différentes manières, mais les cobots de soudage sont généralement montés sur une table ou un chariot doté d'une surface permettant de fixer les pièces à usiner.
Les cobots de soudage peuvent utiliser les mêmes méthodes de soudage manuel qu'un soudeur humain, notamment le soudage au laser, le soudage MIG et TIG, les ultrasons, le plasma et le soudage par points. Le choix de la méthode de soudage idéale est essentiel lors de la sélection d'un système de soudage cobot, car bon nombre des avantages et des inconvénients de chaque méthode persistent quel que soit le niveau d'automatisation du soudage.
Quels sont les avantages du soudage au laser ?
Le soudage laser consiste à transférer l'énergie d'un faisceau laser sous forme de chaleur pour fusionner ou assembler des pièces. Le soudage au laser, qu'il soit manuel, entièrement automatisé ou intégré à un cobot, offre un certain nombre d'avantages significatifs.
Précision et répétabilité
Le soudage au laser est remarquablement précis et offre des résultats constants soudure après soudure. En tant que procédé sans contact, le soudage au laser ne subit pratiquement aucune dégradation de la qualité de la soudure au fil du temps. La précision du soudage au laser s'associe parfaitement aux cobots, car le processus et le mouvement sont hautement contrôlés et reproductibles.
Chaleur et distorsion
Le soudage au laser dirige la chaleur de manière très précise et génère des zones affectées par la chaleur beaucoup plus petites que les autres méthodes de soudage. Comme le soudage au laser transmet une chaleur minimale au matériau environnant et réduit considérablement la distorsion de la pièce, il constitue un excellent choix pour les caractéristiques sensibles et les matériaux plus minces.
Flexibilité
Le soudage au laser peut être effectué avec ou sans gaz de protection, dans une large gamme de matériaux et d'épaisseurs. Les aciers, les aciers inoxydables, l'aluminium, le cuivre, le titane, le nickel, le laiton et les matériaux dissemblables sont tous d'excellents candidats pour le soudage au laser.
Vitesse de soudage
Pour de nombreuses applications, le soudage au laser est nettement plus rapide que les autres méthodes de soudage. Cet avantage est plus prononcé dans les systèmes entièrement automatisés, mais les vitesses de soudage plus élevées s'appliquent également aux applications manuelles et aux cobots. Le soudage au laser a été largement adopté en grande partie parce qu'il est jusqu'à 4 fois plus rapide que les méthodes alternatives telles que le TIG.
Qualité des soudures
Le soudage au laser permet de créer des joints d'une qualité exceptionnelle, avec une excellente finition visuelle et d'excellentes propriétés mécaniques. Les lasers peuvent créer des cordons de soudure étroits ou larges en fonction de la manière dont les paramètres du laser sont réglés et peuvent être utilisés avec des dévidoirs de fil pour créer des cordons de soudure plus larges et remplir des espaces plus larges. Les joints soudés au laser ne nécessitent souvent aucune finition ou une finition minimale au-delà d'un passage rapide avec une brosse, ce qui réduit encore le travail manuel fastidieux et augmente la productivité.
Nettoyage des soudures
Les lasers sont utilisés pour une grande variété de tâches dans la fabrication et le traitement des matériaux, au-delà du soudage. Le nettoyage au laser est l'une de ces applications qui a gagné en popularité en raison de sa rapidité et de sa flexibilité. Certains systèmes de soudage laser offrent un nettoyage avant soudage pour minimiser la porosité du joint de soudure due aux contaminants, tandis que la fonctionnalité de nettoyage après soudage réduit ou élimine le besoin de méthodes de nettoyage de soudure plus lentes comme le sablage, la pâte de décapage et le meulage. Ces fonctions de nettoyage laser sont alimentées par le même laser que les fonctions de soudage et sont facilement accessibles en changeant la buse de la torche.
Quelles sont les applications qui conviennent le mieux aux cobots de soudage ?
Le choix d'une soudeuse laser portative, d'une soudeuse laser entièrement automatisée ou d'une solution intermédiaire est une décision importante, en particulier pour les fabricants et les ateliers de petite taille. Bien qu'il y ait un certain nombre de facteurs à prendre en compte, l'un des plus importants est le type d'applications, de projets et de pièces que vous vous attendez à rencontrer.
En fin de compte, les cobots de soudage laser sont une forme d'automatisation - bien qu'ils comblent le fossé entre les soudeurs humains et les systèmes robotiques traditionnels, l'automatisation est plus efficace lorsqu'il s'agit de traiter des tâches répétitives.
Les deux principaux avantages d'un cobot sont la productivité et la régularité. Une fois qu'un cobot de soudage a appris à faire une soudure, il peut la faire presque parfaitement (et rapidement), encore et encore. Cela est vrai, que le cobot ait appris 10 tâches de soudage ou 100. Les cobots de soudage se distinguent véritablement lorsqu'ils effectuent des soudures répétitives dans des environnements de fabrication à haut brassage et à faible volume.
Les soudures répétitives peuvent revêtir plusieurs formes. D'une part, un volume élevé de petites pièces nécessitant une seule soudure convient parfaitement à un cobot de soudage, car plusieurs pièces peuvent être fixées à une surface de soudure et traitées dans le cadre d'un programme unique. D'autre part, les pièces plus grandes qui nécessitent plusieurs soudures, comme les sièges de véhicules, sont souvent d'excellents candidats pour les cobots de soudage. La flexibilité et la facilité de programmation signifient que les cobots de soudage peuvent traiter un projet un jour et passer sans problème à un autre projet le lendemain.
Il en va de même, bien sûr, pour les soudeurs humains. Cependant, aucune compétence ou expérience en matière de soudage ne peut éliminer complètement les erreurs, les imperfections et les incohérences. Si une soudure doit être réalisée selon des spécifications précises et que l'imprécision implique des étapes de finition supplémentaires, des retouches ou des rebuts, un cobot de soudage peut être la solution.
Automatisation du soudage et pénurie de main-d'œuvre dans le secteur du soudage
Ce n'est un secret pour personne que la profession de soudeur a connu quelques difficultés ces dernières années, les soudeurs qualifiés étant de plus en plus difficiles à trouver, à embaucher et à conserver. L'American Welding Society prévoit qu'il y aura plus de 300 000 postes à pourvoir dans le secteur du soudage d'ici à 2028, compte tenu des postes à pourvoir, de la croissance du secteur et de l'attrition prévue due au départ à la retraite des soudeurs. Les fabricants qui souhaitent rester compétitifs doivent prendre des mesures pour maintenir leur productivité.
Bien qu'il s'agisse d'une forme d'automatisation du soudage, il est important de comprendre que les cobots de soudage ne sont pas destinés à remplacer les soudeurs humains qualifiés. En fait, c'est le contraire qui est vrai : par définition, les robots collaboratifs s'appuient sur des humains pour les former et travailler à leurs côtés. Même si ce n'était pas le cas, les cobots de soudage ne conviennent pas parfaitement à toutes les applications, par exemple lorsque les pièces ont un ajustement incohérent ou nécessitent une attention ou un soin particuliers.
Cependant, les cobots de soudage offrent un moyen étonnamment abordable et facile à intégrer d'augmenter le débit et la productivité des opérations de soudage. La vitesse et la régularité obtenues avec un cobot permettent aux soudeurs qualifiés d'en faire plus, tout en réduisant la fatigue et en leur permettant de se concentrer sur des tâches plus qualifiées plutôt que sur des travaux répétitifs. En augmentant la productivité des soudeurs et en réduisant le temps consacré aux tâches banales, les cobots de soudage aident les fabricants à rester compétitifs et font du soudage une profession plus attrayante.
Comment programmer un cobot de soudage ?
La principale façon dont les soudeurs humains interagissent avec un cobot de soudage consiste à le programmer pour qu'il effectue des opérations de soudage. La programmation est un élément clé qui différencie les cobots des robots industriels traditionnels. Les robots traditionnels requièrent généralement des travailleurs ayant une expérience de la programmation robotique - et même dans ce cas, le processus est généralement complexe et prend du temps. En comparaison, les cobots de soudage peuvent être programmés par des opérateurs n' ayant aucune expérience de la programmation en quelques minutes seulement.
Bien que les cobots puissent être programmés à l'aide du code g traditionnel, cela n'est généralement pas nécessaire. La méthode la plus courante de programmation d'un cobot de soudage est l'apprentissage par le toucher. L'apprentissage par le toucher consiste à guider manuellement le bras robotique à travers les étapes du travail de soudage avant d'enregistrer le programme. La création du profil de déplacement de la soudure de cette manière implique la définition de points de repère tels que le point de départ de la soudure et le point d'arrêt de la soudure. Les cobots de soudage peuvent être programmés manuellement en déplaçant physiquement le bras à la main ou en utilisant un boîtier de commande pour faire avancer le bras.
La programmation d'un cobot de soudage ne se limite toutefois pas à la simple exécution des opérations. La plupart des cobots de soudage comprennent un logiciel accessible sur un contrôleur qui permet aux opérateurs de définir les paramètres de soudage. Dans le cas du système cobot LightWELD®, des paramètres tels que la puissance du laser, la largeur de la soudure, le type de soudure et le matériau sont définis et les étapes de soudage exactes sont spécifiées à l'aide d'un langage de programmation visuel.
Une fois qu'un travail a été appris, les opérateurs exécutent généralement le programme avec le cobot hors tension pour confirmer que le cobot se comporte comme prévu avant d'exécuter le travail proprement dit. Les cobots de soudage laser peuvent stocker de nombreux programmes et paramètres prédéfinis différents qui peuvent être rappelés en cas de besoin, une fois que l'opérateur est satisfait des résultats.
Les cobots de soudage au laser sont-ils sûrs ?
La sécurité est une préoccupation majeure pour les cobots de soudage et les solutions de soudage au laser. Assurer la sécurité des opérateurs et des personnes présentes est plus facile qu'on ne le pense, mais nécessite néanmoins des EPI et des considérations d'intégration.
Commençons par les cobots eux-mêmes. En tant que robots conçus pour travailler à proximité de travailleurs humains, les cobots sont généralement dotés d'une série de dispositifs de sécurité. Contrairement aux robots traditionnels, qui nécessitent souvent une cage pour s'assurer qu'ils n'entrent pas en contact avec des obstacles, les cobots sont limités en puissance et en force, ce qui signifie qu'ils ne se déplacent pas assez rapidement pour provoquer des blessures. En cas de collision avec un obstacle, un cobot de soudage s'arrête immédiatement et coupe la puissance de soudage. Les cobots sont aussi généralement conçus avec une géométrie arrondie et sans points de pincement.
Le soudage au laser nécessite des mesures de sécurité comme tout autre type de soudage. L'EPI du soudeur est nécessaire et doit comprendre des gants et des vêtements résistants à la chaleur ainsi qu'une protection oculaire. Lorsque le soudage au laser est en cours, des lunettes de protection contre le laser avec une densité optique (DO) supérieure à six à 1070 nm sont le minimum requis pour toute personne ayant une ligne de vue sur la torche de soudage. Pour les soudeurs qui se trouvent plus près de la soudure, un casque de sécurité laser est également nécessaire. Les fumées doivent également être prises en compte, et une extraction adéquate des fumées peut nécessiter un extracteur de fumées dédié et un équipement de protection respiratoire si la zone de soudage ne dispose pas d'une ventilation adéquate.
L'emplacement où le cobot de soudage au laser est installé doit également être pris en compte. Certains cobots de soudage laser comprennent des enceintes verrouillées qui peuvent être fermées lorsque le laser est en marche - cette option permet d'installer le système pratiquement n'importe où. Les cobots de soudage au laser dépourvus d'enceintes intégrées doivent être installés dans un environnement fermé, avec des murs sécurisés par le laser, des portes verrouillées et des panneaux de sécurité. Lors de l'intégration d'une solution laser, un employé désigné doit être le responsable de la sécurité laser (LSO) et veiller à ce que les meilleures pratiques en matière de sécurité laser soient respectées.
Combien coûtent les cobots de soudage laser ?
Le coût est l'un des aspects les plus importants et les plus attrayants d'un système cobot de soudage au laser. Les solutions robotiques traditionnelles sont généralement très coûteuses et nécessitent à la fois beaucoup d'espace au sol et des efforts d'intégration complexes. Les cobots de soudage sont compacts, faciles à installer et à intégrer, et généralement beaucoup moins chers que leurs homologues traditionnels. Bien que les solutions de soudage au laser soient souvent considérées comme coûteuses, les cobots de soudage au laser sont à peu près équivalents en termes de coût aux autres systèmes de cobots de soudage.
Démarrer avec une solution Cobot de soudage laser
La mise en œuvre d'une solution cobot de soudage laser peut sembler intimidante, en particulier pour ceux qui n'ont aucune expérience de l'automatisation ou du soudage laser. Heureusement, les experts en soudage laser du GPI sont prêts à vous aider. Pour commencer, rien de plus simple : envoyez-nous un échantillon, visitez l'un de nos laboratoires d'application internationaux ou parlez-nous simplement de votre application.
