In het algemeen verwijst de term "on-the-fly" naar het dynamisch en in real-time uitvoeren van taken, zonder het algehele proces te stoppen of te onderbreken. In de wereld van geautomatiseerde productie belichaamt on-the-fly laserlassen dit concept door continu lassen mogelijk te maken terwijl het werkstuk of de kop in beweging blijft.
Omdat industrieën blijven streven naar snellere, slimmere productie, wordt deze lasmethode steeds populairder in geavanceerde productieomgevingen. In dit artikel wordt uitgelegd wat on-the-fly laserlassen is, hoe het werkt en wat de belangrijkste voordelen zijn voor fabrikanten.
Wat is On-the-Fly (OTF) laserlassen?
On-the-fly (OTF) lassen, ook wel 'on-the-fly' lassen en soms scannerlassen genoemd, is een geautomatiseerd laserlasproces waarbij een laserscansysteem wordt gebruikt om lassen te maken terwijl het lasproces kop of de doelcomponenten continu in beweging zijn.
Het is nodig om eerst andere veelgebruikte geautomatiseerde laserlasmethoden te bestuderen om het basisprincipe van 'on-the-fly' lassen te begrijpen. Deze methoden kunnen worden gezien als "stop-and-start" benaderingen van laserlassen.
Hoge snelheid: Stop-and-Start laserlassen met een vaste kop
De eenvoudigste en meest gebruikte methode van laserlassen, vaste koppen richten de straal naar een stationaire positie direct onder de optiek. Er zijn enkele uitzonderingen, voornamelijk voor koppen die zijn ontworpen voor "wobble " die een klein gezichtsveld gebruiken om lasnaadpatronen te creëren.
Om lassen te maken die groter zijn dan de puntgrootte van de lasbalk of om een reeks afzonderlijke lassen te maken, is het nodig om ofwel de vaste kop te verplaatsen ofwel de te lassen delen. Het eerste is gebruikelijker, omdat het vrij gemakkelijk te realiseren is.
Hogere snelheid: Stop-and-Start laserlassen met een scannende kop
Laserscannende koppen , ook bekend als scanners en galvo scan koppen, gebruiken een galvanometer om laserstralen af te buigen via rotatie van een reeks zorgvuldig geplaatste spiegels. Door dit ontwerp kan de straal over een breed gezichtsveld worden geleid of "gescand". Hierdoor kunnen scanoptieken lange naden, complexe laspatronen en vele afzonderlijke lassen maken terwijl zowel de kop als de onderdelen stil blijven staan.
Scannerlassen wordt vaak gebruikt voor geavanceerde toepassingen met een hoge verwerkingscapaciteit, zoals batterijlassen. Maar hoewel lassen met een scannende kop het aantal keren dat een systeem tot stilstand moet komen vermindert, is dat niet helemaal overbodig. Bovendien veroorzaakt het lassen aan de randen van het gezichtsveld van een scannende kopsubtiele vervormingen in de focus van de lasbundel, wat problemen kan veroorzaken bij toepassingen met hoge precisie en krappe procesvensters.
De uitdagingen aan de randen van het gezichtsveld kunnen worden verminderd door slechts een klein deel van het gezichtsveld van de scanner te gebruiken. Dit creëert een meer uniforme plek, maar vereist dat de scanner vaker verplaatst moet worden om het lasgebied te bestrijken. Het opnieuw positioneren van de scanner is een relatief langzaam proces dat de totale doorvoer aanzienlijk vermindert.
Hoogste snelheid: On-the-fly lassen met een scannende kop
Gelukkig kan de kracht van laserscannen nog verder worden verbeterd om complexe laspatronen te maken terwijl de optiek in beweging is of onderdelen eronder bewegen. Met deze methode hoeft het systeem veel minder vaak tot stilstand te komen.
Bij gebruik van een laserscannende kop voor on-the-fly lassen wordt meestal slechts een klein deel van het gezichtsveld gebruikt. Met andere woorden, de optiek wordt meestal recht boven het lasdoel gehouden, zelfs als de systeemelementen in beweging zijn. Hierdoor worden vervormingen in de eigenschappen van de laserspot, veroorzaakt door het richten van de straal naar de randen van het gezichtsveld van de scanner, vrijwel geëlimineerd.
Omdat bij het 'on-the-fly' lassen zowel de focus als het pad van de laserstraal dynamisch worden aangepast, maakt deze methode het ook mogelijk om automatisch rekening te houden met variaties in producthoogte en driedimensionale productgeometrieën zonder de relatieve afstand van de koptot het product te veranderen.
Hoe on-the-fly lassen werkt
Bij het lassen terwijl de scanner of onderdelen in beweging zijn, moet het bundelpatroon dat door de optiek wordt gecreëerd die beweging compenseren. Dit vereist een nauwe integratie van systeemcomponenten.
Voor toepassingen met een hoge nauwkeurigheid en doorvoer, zoals batterijlassen, is een combinatie van portaal en scanner vaak optimaal. In dit voorbeeld volgt de scannerbesturing de positie en de snelheid van de scanner en compenseert de straalbaan om de juiste lasvorm op precies de juiste locatie te creëren. Terwijl traditionele scannerlastechnieken de relatief eenvoudige taak hebben om de gewenste vorm te "tekenen" vanuit een vaste positie, moet bij "on-the-fly" lassen de straal langs een pad geleid worden dat afwijkt van de uiteindelijke las op basis van real-time berekeningen.
Om dit concept te illustreren, neem je een cirkelvormige lasnaad, een vrij gebruikelijke vorm in scannerlastoepassingen. Zoals links in de bovenstaande afbeelding te zien is, geleidt de scannersoftware de straal om een lusvorm te creëren. De uiteindelijke lasnaad rechts is de gewenste perfecte cirkel.
De specifieke manier waarop straalpaden en straalsnelheden worden berekend, hangt af van verschillende factoren zoals snelheid, traject en de gewenste vorm van de uiteindelijke las. Het type beweging - portaal, robot of transportband - is ook belangrijk.
Voordelen van snel lassen
Verhoogde efficiëntie en doorvoer: Door het vereiste aantal starts en stops drastisch te verlagen, elimineert on-the-fly lassen effectief niet-productieve intervallen die anders besteed zouden worden aan het veranderen van de posities van onderdelen of optieken. Voor productielijnen die grote hoeveelheden afzonderlijke onderdelen moeten lassen, veel lassen op hetzelfde onderdeel moeten maken of veel lange, continue lassen moeten maken, is het meestal mogelijk om de productiviteit meerdere keren te vermenigvuldigen met on-the-fly lassen.
Verbeterde precisie en betrouwbaarheid: on-the-fly lassen berekent en past de lasparameters voortdurend aan om rekening te houden met continue beweging. Hierdoor wordt de laserstraal nauwkeurig gericht met behoud van optimale straaleigenschappen. Omdat de scannende kop een beperkt gezichtsveld gebruikt, zijn de lasresultaten bovendien consistenter en voorspelbaarder, waardoor het gemakkelijker is om binnen smalle procesvensters te blijven.
Flexibiliteit: on-the-fly-lassen kan worden gebruikt terwijl de scannende kop in beweging is in toepassingen waarbij veel afzonderlijke lassen moeten worden gemaakt op een groot onderdeel, zoals bij het lassen van busbar . OTF-lassen kan ook worden gebruikt terwijl de scannende kop stationair blijft en er veel kleinere onderdelen onderdoor worden bewogen, zoals voor het lassen van afzonderlijke batterijcellen die over een roterende transportband worden getransporteerd.
Bovendien werkt on-the-fly-lassen met zowel 3-assige portaal- en cartesian systeembewegingen als met robotsysteembewegingen.
Compatibiliteit met andere laserlastechnologieën: on-the-fly lassen kan worden gebruikt met andere voordelige laserlastechnologieën die de straalkarakteristieken veranderen en het lasproces bewaken.
Zo is bijvoorbeeld on-the-fly lassen compatibel met lasers met dubbele laserstraal die de laskwaliteit verbeteren en spatvorming verminderen. OTF-lassen kan ook worden geïntegreerd met directe lasermetingen in realtime, een vorm van procesbewaking waarmee fabrikanten belangrijke laseigenschappen zoals lasdiepte kunnen volgen.
De huidige mogelijkheden van on-the-fly lassen
On-the-fly lastechnologie wordt aangeboden door een beperkt aantal leveranciers van lasertechnologie. De geavanceerde berekeningen en programmering die het on-the-fly lassen mogelijk maken, betekenen dat de exacte mogelijkheden en functionaliteit weliswaar krachtig zijn, maar nauwlettend worden bewaakt.
In het geval van de door IPG Photonics ontwikkelde on-the-fly lastechnologie zijn lassnelheden tot 1000 lassen per minuut aangetoond, zelfs bij het lassen van complexere laspatronen zoals spiralen.
De IPG on-the-fly lastechnologie is ook uniek compatibel met zowel single-mode dual-beam AMB lasers als LDD real-time lasmetingen (octrooi aangevraagd).
Welke bedrijfstakken en toepassingen hebben baat bij snel lassen?
On-the-fly lassen is een relatief nieuwe technologie, maar het biedt aanzienlijke voordelen op het gebied van productiviteit, kwaliteit en betrouwbaarheid voor diverse industrieën en toepassingen.
Lassen van EV's en batterijen: OTF-lassen wordt gebruikt door enkele van 's werelds grootste fabrikanten van elektrische voertuigen en is een natuurlijke match voor de extreem veeleisende doorvoer- en precisievereisten van de e-mobility en batterij-industrie.
On-the-fly-lassen, met name in combinatie met dual-beam- en real-time lasmetingstechnologieën, is een krachtige lasmethode voor toepassingen zoals busbar , deksel-naar-busblik-lassen van batterijcellen, koudplaatlassen van batterijen en bipolair plaatlassen voor brandstofcellen.
Automobielindustrie: hoewel gerelateerd aan de EV-industrie, profiteert de automobielindustrie als geheel ook van de verbeterde productiemogelijkheden die on-the-fly lassen biedt. OTF-lassen is zeer geschikt voor het 'body-in-white' lassen van plaat . OTF-lassen is ook veelbelovend voor het lassen van diverse andere auto-onderdelen die worden gebruikt in automotoren en transmissies.
Lucht- en ruimtevaart: veel van dezelfde voordelen die OTF-lassen biedt, kunnen worden toegepast op de grote verscheidenheid aan lassen die nodig zijn in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Net als de e-mobility vereist de lucht- en ruimtevaartindustrie vaak zowel een hoge doorvoersnelheid als een hoge precisie.
Algemene productie: als flexibele lasmethode voor zowel micro-lassen als constructielassen is on-the-fly lassen zeer geschikt voor veel algemene toepassingen die baat hebben bij een hogere productiviteit.
Aan de slag met on-the-fly lassen
De IPG on-the-fly lastechnologie is een belangrijk onderdeel van hoogproductieve laserlasoplossingen. Wilt u meer weten over hoe on-the-fly lassen uw applicatie kan verbeteren?
Aan de slag gaan is eenvoudig - stuur ons een aantal voorbeeldonderdelen, bezoek een van onze wereldwijde applicatie of vertel ons gewoon over uw applicatie.
