Soluzione ingegneristica completa per il taglio laser a linea comune, ottimizzata per la riduzione degli scarti.

Il taglio laser a linea comune è una tecnologia di lavorazione della lamiera di precisione. Questa tecnologia risolve diversi inconvenienti del taglio laser tradizionale, tra cui il basso utilizzo della lamiera, gli elevati costi di scarto e le grandi perdite dovute alle forature . Condividendo il percorso di taglio, il processo elimina gli spazi di sicurezza tra i pezzi, consentendo di aumentare il tasso di utilizzo di lamiere standard da 1500 mm × 3000 mm a oltre l'88% e, allo stesso tempo, riducendo del 40% il numero di forature. Oltre a ridurre drasticamente i costi delle materie prime, la tecnologia rispetta gli elevati standard di tolleranza dimensionale e di posizionamento di ±0,03 mm richiesti nel settore automobilistico .

Successivamente, scoprirai la logica di controllo e i metodi di implementazione di questa tecnologia per i tuoi progetti di produzione, al fine di ottenere notevoli risparmi sui costi.

Panoramica della tecnologia di base per il taglio laser a linea comune

Punti chiave

• Processo principale: Il taglio a linea comune è una tecnica in cui i bordi di due parti adiacenti vengono tagliati simultaneamente, eliminando non solo gli sprechi di spazio ma anche riducendo il numero di perforazioni di oltre il 40% .
• Soglia tecnica: la determinazione accurata della compensazione del fascio laser (solitamente 0,2 mm) è il primo passo, dopodiché è necessario eseguire una pianificazione rigorosa del percorso termodinamico a livello micrometrico: prima il foro interno, poi la collinearità, infine la periferia.
• Controllo qualità: grazie all'aggiunta di algoritmi di precompensazione delle sollecitazioni e alla progettazione di microconnessioni nella fase di progettazione della lamiera per la produzione, la lavorazione collineare elimina qualsiasi errore che potrebbe accumularsi lungo la catena dimensionale , garantendo così che le tolleranze geometriche siano mantenute stabilmente entro lo standard di 0,03 mm di qualità automobilistica.

Perché scegliere LS Manufacturing per i servizi di taglio laser? La nostra esperienza nella riduzione degli scarti

LS Manufacturing è un'azienda leader nella produzione di lamiere di precisione, con oltre 20 anni di esperienza nel settore. Questa vasta esperienza ci consente di ridurre significativamente i costi delle materie prime per i nostri clienti, grazie a processi consolidati di riduzione degli scarti . Un test di tre mesi condotto dall'azienda su un componente strutturale per veicoli a energia alternativa ha dimostrato che le perdite dovute agli scarti del tradizionale processo di nesting raggiungevano il 35% del costo totale del progetto, mentre un processo di collinearità ottimizzato ha ridotto tale percentuale a meno del 12% . Il sistema di produzione di LS Manufacturing è certificato IATF 16949 per il settore automobilistico e i relativi parametri di processo sono stati prodotti e validati in serie.

Il nostro reparto di ingegneria vanta oltre 8 anni di esperienza in ricerca e sviluppo sui processi laser e, grazie a ciò, è in grado di realizzare soluzioni di layout personalizzate e ottimali anche per componenti realizzati con materiali e spessori diversi . Questo permette di evitare problemi frequentemente riscontrati da altri produttori, come discrepanze dimensionali e deformazioni termiche dopo la fase di co-produzione.

Utilizziamo una formula proprietaria per il calcolo dei costi: Premio unitario per gli scarti = (Costo per foglio / Percentuale di scarti) / Numero di pezzi idonei per foglio. Questa formula ci aiuta a calcolare con precisione il potenziale di risparmio di qualsiasi progetto. Inoltre, la nostra gestione degli scarti è conforme agli standard di gestione ambientale ISO 14001 e garantisce il rispetto dei requisiti di produzione ecocompatibile, riducendo al contempo i costi.

Il nostro sistema di processi consolidato e l'esperienza nella verifica della produzione di massa vi aiutano a mitigare rapidamente i rischi di qualità associati alla coproduzione. Potete inviarci i disegni dei vostri componenti esistenti e i nostri ingegneri vi forniranno gratuitamente un progetto in lamiera per la valutazione della producibilità e i calcoli preliminari di riduzione dei costi , dimostrando chiaramente il potenziale di ottimizzazione del processo.

Perché il nesting standard causa un eccessivo scarto di materiale nel servizio di taglio laser personalizzato?

Nel servizio di taglio laser personalizzato , la disposizione tradizionale genera una grande quantità di scarti a forma di rete a causa dello spazio di sicurezza di 3-5 mm. Ogni perforazione consuma inoltre gas aggiuntivo e causa perdite di calore sui bordi, un difetto fondamentale del processo che si traduce in un basso utilizzo delle lamiere metalliche di alto valore.

Analisi della proporzione di rifiuti provenienti dalle zone di isolamento a piastra spessa

Durante la lavorazione di acciaio inossidabile o leghe di alluminio con spessore superiore a 3,0 mm, è necessario mantenere una zona di isolamento tra due pezzi pari ad almeno 1,0-1,5 volte lo spessore della lamiera . Si tratta di una misura di controllo del gap di taglio laser standard nel settore, volta a prevenire la formazione di zone termicamente alterate e a evitare la riduzione della qualità dei bordi .

I materiali di scarto si dividono principalmente in tre categorie:

1. Scarti dovuti al gioco di sicurezza tra i pezzi: rappresentano il 40-50% degli scarti totali e sono la principale tipologia di scarto che può essere eliminata nei processi collineari.
2. Scarti di lamiera dai bordi: rappresentano il 20%-25% degli scarti totali, limitati dalle specifiche della lamiera e dei pezzi.
3. Scarti dovuti alla punzonatura interna: rappresentano il 25%-35% degli scarti totali, a seconda della struttura del pezzo.

Meccanismo di diffusione della zona termicamente alterata di perforazioni e fori di scoppio

La progettazione individuale richiede la perforazione di ogni singolo pezzo, raddoppiando il numero di perforazioni, il che porta a un più rapido deterioramento dell'ugello e all'accumulo di deformazioni termiche. Una sequenza di perforazione del taglio laser non ottimale amplifica ulteriormente l'usura dell'attrezzatura. Il riflusso del materiale dai fori di scoppio diffonde la zona termicamente alterata, modificando la microstruttura delle aree a parete sottile, riducendo la durezza superficiale e influenzando le dimensioni di assemblaggio . La progettazione tradizionale è come disegnare una griglia con ampi bordi su carta: i bordi vengono tutti sprecati e ogni griglia deve essere riforata, il che è inefficiente e soggetto a problemi.

Figura 1: Testa di taglio laser a fibra di precisione in azione, mentre taglia una lamiera con detriti fusi incandescenti.

In che modo i percorsi utensile condivisi aumentano la resa del materiale per una migliore riduzione degli scarti?

Al centro della soluzione per la riduzione degli scarti , una delle logiche principali è il taglio laser collineare. Questa tecnica prevede l'eliminazione delle zone di isolamento tra i pezzi, in modo che i pezzi adiacenti possano essere tagliati lungo lo stesso percorso. In questo modo, l'utilizzo della lamiera può essere aumentato dal tradizionale 65%-72% all'85%-93%.

Principio di miglioramento dell'efficienza geometrica tramite nesting collineare

Dal punto di vista geometrico, il taglio collineare equivale all'ottimizzazione del nesting. Una volta raggiunta la collinearità a zero gap per pezzi a L, rettangolari o irregolari , il materiale di scarto residuo della mesh può essere completamente rimosso. Ciò dipende dalla precisione dell'ottimizzazione del layout di taglio laser .

Gli effetti sull'aumento del tasso di utilizzo per le diverse forme dei componenti sono i seguenti:

Effetto leva sulla riduzione dei costi derivante dalla produzione su singola scheda

Per una lamiera metallica standard di 1500 mm × 3000 mm, il rapporto di produzione dei pezzi può essere aumentato utilizzando una disposizione collineare. L'impatto sui costi della soluzione di riduzione degli scarti si trasformerà nel prezzo unitario di acquisto . Un metodo consolidato per il miglioramento della resa del taglio laser può aumentare notevolmente l'impatto della riduzione dei costi.

La riduzione dei costi avviene principalmente in tre modi:

• Utilizzando in modo più efficace la lamiera, l'utente può ridurre il costo di approvvigionamento per singolo pezzo.
• Una riduzione del numero di perforazioni si traduce in un minore consumo di materiale e in tempi di lavorazione più brevi .
• La riduzione dei materiali di scarto può comportare una diminuzione dei costi di smaltimento e gestione del riciclaggio.

Il taglio collineare è come permettere alle celle adiacenti di condividere un bordo, risparmiando spazio per alloggiare più pezzi. È possibile scaricare il "White Paper sulla riduzione dei costi con il taglio collineare" per ottenere ulteriori dati sugli sprechi del settore e casi di studio sull'ottimizzazione dei materiali, e comprendere appieno il valore dell'implementazione di questo processo.

Come si regola la compensazione del taglio per mantenere le tolleranze nel servizio di taglio laser?

Per il servizio di taglio laser , il taglio collineare richiede un raggio del punto preciso e una compensazione della traiettoria del percorso che dipendono dal diametro del raggio laser, compreso tra 0,15 mm e 0,25 mm ; in caso contrario, entrambe le parti collineari potrebbero presentare contemporaneamente errori dimensionali.

Modello matematico di offset per il taglio collineare

Man mano che il raggio laser si muove lungo il percorso collineare, le parti sinistra e destra si sovrappongono ai rispettivi contorni esterni e interni. Per gestire questo fenomeno, è necessario eseguire una compensazione dinamica del percorso a livello di microsecondi con l'ausilio di software come Sigmanest o Radan . L'essenza consiste nel calcolare con precisione l'offset di taglio laser .

Il risarcimento viene calcolato secondo tre regole:

1. La parte sul lato sinistro del percorso collineare è spostata di metà della larghezza del taglio, seguendone il contorno esterno.
2. La parte sul lato destro del percorso collineare è spostata di metà della larghezza del taglio rispetto al suo contorno interno.
3. I bordi non collineari rispettano le normative convenzionali di compensazione dei contorni.

Metodo di calibrazione della compensazione multiparametrica collegata

Per la lavorazione di componenti di precisione con tolleranze di 0,05 mm, la calibrazione e la compensazione devono essere integrate con parametri quali la lunghezza focale della lente, la pressione del gas ausiliario e l'altezza dell'ugello . Si tratta di un processo di controllo qualità nell'ambito dei servizi di taglio laser di alto livello. La calibrazione del kerf di taglio laser è un'attività fondamentale standardizzata per garantire la stabilità delle tolleranze.

I parametri di compensazione per i diversi spessori dei pezzi sono i seguenti:

La compensazione della lama è come riservare lo spessore di una penna quando si traccia una linea; altrimenti, le dimensioni del pezzo risulteranno diverse. Quando i pezzi sono collineari, entrambi i lati saranno interessati.

Figura 2: Pile ordinate di lamiere e guarnizioni metalliche piatte, tagliate al laser, pronte per la fase di produzione successiva.

Come fanno i tecnici a controllare la deformazione termica per ottimizzare la nostra soluzione di taglio laser?

Le soluzioni ingegneristiche per il taglio laser devono affrontare una sfida principale: il controllo della deformazione termica. La lavorazione a percorso condiviso può presentare linee di taglio molto lunghe e continue , che causano un elevato riscaldamento locale in alcuni punti. Per arrestare tale deformazione termica, è necessario ottimizzare il percorso di dissipazione del calore e realizzare microconnessioni fisiche.

Analisi del comportamento di dilatazione termica nel taglio continuo

Il taglio continuo di una lunga lamiera metallica in linea retta può causare il rilascio di tensioni residue e la dilatazione termica del metallo, un problema noto nell'ingegneria del taglio laser.

Nel momento in cui la lunghezza di taglio continuo in una direzione supera i 500 mm, il bordo della lamiera inizia a presentare sollevamenti o torsioni a livello micrometrico , che possono causare collisioni con la testa laser. Secondo le nostre misurazioni, dopo un taglio continuo di 500 mm su una lega di alluminio da 2 mm, la deformazione del bordo può raggiungere gli 0,12 mm, un valore sufficiente a causare deviazioni dimensionali.

Soluzione esclusiva di LS Manufacturing per il controllo della deformazione termica

Abbiamo sviluppato una soluzione per la deformazione termica basata su un triplice approccio ingegneristico. A tal fine, LS Manufacturing ha sviluppato e ottimizzato un parametro esclusivo: una micro-connessione di 0,4 mm ogni 80 mm. Questo design a micro-linguette, realizzato con taglio laser, offre un buon livello di protezione contro la deformazione della lega di alluminio.

• Taglio asincrono segmentato a gradini: divide le lunghe sezioni collineari in intervalli più piccoli, prevenendo così l'accumulo di calore.
• Micro-connessioni mantenute: le dimensioni sono bloccate nell'intervallo tra 0,4 mm e 0,6 mm, poiché l'equilibrio delle sollecitazioni di trazione viene utilizzato per contrastare la deformazione.
• Priorità ottimizzata del percorso della torcia: i gruppi di fori interni vengono elaborati per primi, poi le sezioni collineari locali e infine la configurazione esterna.

Controllare la deformazione termica è come cuocere il cibo in porzioni, ma allo stesso tempo fissare la lamiera per evitare che si deformi a causa del calore. Se il vostro progetto si trova ad affrontare la sfida della deformazione termica di lamiere spesse e collineari, potete programmare una consulenza personalizzata con un ingegnere di processo per ottenere suggerimenti mirati sull'ottimizzazione del percorso.

Figura 3: Grande macchina industriale per il taglio laser che lavora lamiere con complessi motivi a griglia e fori.

Quali geometrie di componenti sono ideali per riconfigurare un servizio completo di taglio laser?

Un servizio completo di taglio laser è un'opzione che non sempre è necessaria per tutti i pezzi. È la soluzione ideale quando i profili dei pezzi sono rettilinei, poligoni regolari o pezzi stampati/lavorati di forma irregolare, come ad esempio pezzi in lamiera, che possono essere assemblati in modo complementare.

Caratteristiche del pezzo adatte alla lavorazione collineare

Dal punto di vista della progettazione DFM (Design for Manufacturing), i pezzi più adatti alla lavorazione collineare sono quelli con bordi allineati linearmente, giunzioni a gradino e forme triangolari complementari, che fungono anche da base per la riprogettazione di un servizio completo di taglio laser . Un corretto abbinamento geometrico per il taglio laser può aumentare notevolmente i vantaggi in termini di risparmio sui costi. I progettisti sono in grado di apportare minime modifiche alla forma del pezzo in modo che si adatti alla configurazione collineare, gestendo così i costi alla fonte.

Le tipiche direzioni di ottimizzazione sono:

1. Modificare gli angoli arrotondati di grandi dimensioni sulle superfici non di assemblaggio in bordi dritti con angoli arrotondati di piccole dimensioni, mantenendo la collinearità di base.
2. Spostare le parti che sporgono localmente sul lato non collineare per evitare conflitti di layout.
3. Adotta un design simmetrico per facilitare gli allineamenti speculari e l'annidamento.

Funzionalità proibite per l'elaborazione collineare

Sono severamente vietate le seguenti caratteristiche durante la lavorazione collineare diretta: pezzi con angoli di transizione arrotondati R>3mm, pezzi stampati con rilievi 3D o flange allungate e aree strette e allungate con uno spessore di parete inferiore a 1,5 volte lo spessore della lamiera. Ciò è dovuto ai limiti intrinseci della formatura tramite taglio laser . Se la collinearità viene imposta forzatamente, la qualità dei bordi si deteriorerà, i pezzi potrebbero deformarsi o diventare scarti.

Le parti con bordi dritti possono essere facilmente unite tramite linee di taglio comuni ; al contrario, le parti con ampi angoli arrotondati e una forma tridimensionale assomigliano a blocchi di costruzione curvi, difficili da incastrare perfettamente.

Figura 4: Un collage che mostra vari componenti meccanici e staffe in lamiera, realizzati con macchine a controllo numerico (CNC) e taglio laser.

Come si dovrebbero verificare gli algoritmi di nesting CAM per convalidare la soluzione di riduzione degli scarti di un fornitore?

Un modo per verificare l'efficacia della soluzione di riduzione degli scarti di un fornitore è quello di analizzare l'algoritmo di layout CAM e il livello di gestione digitale dei processi . La chiusura del ciclo con algoritmi avanzati e apparecchiature automatizzate rappresenta il supporto principale per la lavorazione collineare.

Problemi algoritmici tipici dei produttori di fascia bassa

In genere, gli impianti di lavorazione a basso budget sono dotati solo di software di layout gratuiti e open-source , senza disporre di programmatori altamente qualificati . Difficilmente riescono a gestire processi complessi come la collinearità di bridging e la collinearità di matrici multi-parte. Il loro software di nesting per il taglio laser di base non supporta requisiti di collinearità elevati. Questi produttori presentano solitamente problemi come tagli ripetuti, assenza di compensazione della deformazione termica e tassi di layout esagerati , con riduzioni di costo effettive molto inferiori a quelle dichiarate.

Principali aspetti degli audit degli acquisti

Il personale addetto agli acquisti e quello tecnico possono valutare le fabbriche di alta qualità da tre punti di vista per garantire che la soluzione di riduzione degli scarti proposta dal fornitore sia effettivamente implementabile. La verifica approfondita dell'algoritmo di taglio laser è un aspetto fondamentale dell'audit.

1. Il software è in grado di identificare ed eliminare automaticamente le linee duplicate tramite un algoritmo infallibile, prevenendo così danni secondari ai pezzi durante il taglio ?
2. Il produttore dispone di apparecchiature laser a fibra ad altissima potenza da 10.000 watt in grado di supportare la lavorazione stabile con collinearità di lastre spesse?
3. Nella fase di campionatura, il produttore offre report di valutazione DFM e screenshot delle percentuali di nesting ?

Scegliere un fornitore è come scegliere un artista: in questo caso, il progettista è l'artista. I produttori di alta qualità sfruttano appieno la lamiera utilizzando software professionali . Al contrario, i produttori di bassa qualità tendono a sprecare di più e a commettere più errori.

Come possiamo prevenire l'amplificazione della catena dimensionale lungo le linee di taglio condivise nella progettazione di lamiere spesse per la produzione?

Nella progettazione di lamiere spesse per la produzione, l'attenzione si sposta sul problema della catena dimensionale del taglio collineare. Se le tensioni residue nella lamiera non sono bilanciate correttamente, la collinearità continua causerà un rilascio di tensione a livello micrometrico, oltre allo spostamento del materiale . Questo problema verrà risolto mediante un'allocazione di tolleranze molto precise, abbinata all'accumulo dell'errore di taglio lungo il percorso temporale.

Meccanismo dell'errore di catena dimensionale causato dal rilascio dello stress

Quando più parti condividono la stessa tangente, dopo il taglio della parte precedente, lo scheletro di lamiera subisce una leggera compressione o un rimbalzo dovuto al rilascio delle tensioni. Il rilascio istantaneo delle tensioni causato dal taglio laser provoca uno spostamento locale. Questo spostamento è solitamente compreso tra 0,05 mm e 0,15 mm e non interessa le parti adiacenti, il che comporta una deviazione dimensionale cumulativa a catena . Se si utilizzano sistemi di fori, ad esempio i connettori dei pacchi batteria per autoveicoli, questo effetto può essere piuttosto pronunciato.

Soluzione tecnologica di bloccaggio della tolleranza di produzione LS

Grazie alla tecnologia di base, con una precisione di 0,03 mm, la coassialità e la posizione dei fori critici di livello automobilistico sono bloccate . Questo è anche il principale vantaggio della progettazione di lamiere per la produzione (SMT). La precompensazione graduale della tolleranza di taglio laser elimina qualsiasi possibile rischio di interferenza in fase di assemblaggio.

• Utilizzando una traiettoria della torcia che si irradia dal centro verso l'esterno per bilanciare il rilascio delle tensioni e quindi per evitare l'accumulo di spostamenti unidirezionali.
• Presentazione di un algoritmo di precompensazione della tolleranza a due livelli per compensare lo spostamento dovuto alla deformazione da stress durante la fase di programmazione.
• Eseguire un processo di taglio di precisione secondario sui fori critici per eliminare completamente l'influenza della deformazione da stress di taglio .

Come ottimizziamo i bordi curvi e le micro-linguette in un servizio di progettazione per il taglio laser?

Un servizio di progettazione per il taglio laser potrebbe davvero sbloccare il potenziale di riduzione dei costi della lavorazione collineare per contorni curvi o irregolari, ricostruendo le traiettorie tangenti CAM e organizzando le connessioni di processo.

Metodo di nidificazione collineare speculare per contorni curvi

Molti ingegneri pensano che solo i pezzi con bordi dritti possano essere collineari. Questo è sbagliato e rappresenta anche un comune punto cieco nell'ottimizzazione dei servizi di taglio laser. Una tecnica di nesting ad arco per il taglio laser molto avanzata può sfruttare appieno il potenziale di risparmio sui costi dei pezzi di forma irregolare. Riflettendo i pezzi con forme ad arco o a evolvente che hanno lo stesso raggio nella direzione opposta di 180°, è possibile ottenere la collinearità degli archi, eliminando così gli sprechi dovuti agli spazi vuoti.

Logica di controllo dinamico del processo nei punti di flesso

La sfida principale della collinearità dell'arco è la stabilità del taglio del punto di flesso . Il rimbalzo delle sollecitazioni deve essere evitato attraverso la regolazione dinamica dei parametri. La regolazione dinamica della velocità di taglio laser è il mezzo principale per il controllo della qualità del punto di flesso.

I principali punti di controllo includono:

1. Nel punto di flesso, ridurre la velocità e contemporaneamente la potenza del laser per ottenere un taglio uniforme.
2. Per garantire una qualità costante, utilizzare la modalità a velocità lineare costante per il segmento ad arco.
3. Realizzare supporti di processo molto piccoli ad entrambe le estremità della collinearità dell'arco per evitare il rimbalzo elastico dopo il taglio.

La collinearità degli archi è simile a quella delle due metà di cerchi poste schiena contro schiena che condividono lo stesso arco. Regolando la velocità e la potenza di tornitura, è possibile ottenere tagli netti, precisi e che consentono di risparmiare materiale.

In che modo il taglio laser a linea comune può ridurre il numero totale di fori nell'intera sequenza di nidificazione?

Il vantaggio fondamentale del taglio laser a linea continua è la possibilità di combinare i percorsi di taglio dei componenti adiacenti . È possibile tagliare in modo continuo più bordi con un'unica operazione di foratura. In questo modo, il numero totale di operazioni di foratura necessarie per un'intera piastra può essere ridotto di oltre il 40%.

Analisi dei costi diretti e indiretti e dell'usura del processo di perforazione

La foratura è considerata la fase più dispendiosa in termini di tempo del processo di lavorazione. Oltre al fatto che la foratura di lamiere di medio spessore comporta un ritardo di 0,5-2 secondi per il soffiaggio dell'aria, è la causa del maggior danneggiamento dei materiali di consumo (ugello e anello ceramico). È risaputo che la foratura spesso intensifica l' usura dell'ugello di taglio laser e aumenta le probabilità di rottura del foro e di riflusso contaminante della lente, il che a sua volta comporta maggiori costi di manutenzione.

Ecco un confronto dell'efficienza di perforazione a diversi spessori del pannello:

Percorso di miglioramento dell'efficienza per il taglio collineare

Il team di ingegneri di LS Manufacturing combina le tecniche di "taglio continuo" e "collineari" per realizzare "penetrazione in un unico foro e alimentazione continua del filo". Questa soluzione coerente per catene di fili tagliate al laser consente un utilizzo estremamente efficiente.

L'ottimizzazione porta a un triplice vantaggio:

• Riduzione della frequenza di perforazione e del ciclo di lavorazione monopezzo, che risulta quindi ridotto del 30%.
• Minore degrado delle parti vulnerabili, come ugelli e anelli in ceramica, con conseguente aumento della loro durata.
• Minore rischio di rottura dei fori, il che a sua volta riduce la contaminazione delle lenti e i costi di manutenzione delle apparecchiature .

Caso di studio: come LS Manufacturing ha fatto risparmiare 14.500 dollari a un fornitore di primo livello del settore automobilistico grazie a una soluzione di taglio laser per componenti di batterie per veicoli elettrici.

Questo caso di studio ha illustrato come LS Manufacturing sia riuscita a venire in soccorso di un fornitore di primo livello del settore automobilistico, che si trovava ad affrontare problemi di riduzione degli sprechi di materiale e colli di bottiglia nelle tolleranze dimensionali di precisione . La soluzione adottata è stata l'integrazione di un sistema di taglio collineare nella produzione di alloggiamenti per connettori di pacchi batteria ad alta tensione per veicoli a energia alternativa.

Sfida del cliente

Il problema che un fornitore globale di primo livello del settore automobilistico si trovava ad affrontare era la necessità di personalizzare 80.000 involucri protettivi in ​​lega di alluminio per pacchi batteria al litio di veicoli elettrici. Questi involucri erano realizzati in lega di alluminio 5052 con uno spessore della parete di 2,0 mm. Utilizzando il metodo originale di layout indipendente monoblocco, si verificavano sempre perforazioni e scoppi di fori nella lega di alluminio ad alta riflettività , con conseguenti bruciature sui bordi.

La principale causa di difetti di fabbricazione è stata la bruciatura dei fori dovuta al taglio laser ad alta frequenza, con conseguente tasso di utilizzo della lamiera pari solo al 62,8% . In secondo luogo, i pezzi si sono deformati e distorti a causa dell'accumulo di calore, le tolleranze relative alla spaziatura dei fori critici sono state superate e il cliente ha corso il rischio di arresti della linea di produzione e penali.

Soluzione di produzione LS

Una volta che il nostro team di ingegneri ha completato il progetto, ha ripreso a lavorare alla progettazione della lamiera per la successiva revisione da parte del produttore.

1. I nostri ingegneri hanno riprogettato il componente della soluzione di taglio collineare , passando da un bordo smussato di 2,0 mm a una configurazione a bordo dritto , e hanno adattato i pezzi al comune metodo di taglio laser a linea con una disposizione a matrice complementare.
2. Nella fase operativa è stata utilizzata una macchina laser da 20000 W e un flusso di azoto di 1,2 MPa per ottenere una compensazione del punto di taglio di 0,15 mm sui bordi del pezzo da tagliare di 2,0 mm.
3. Basandosi sulla lunghezza del bordo collineare di 400 mm, la microconnessione da 0,4 mm è stata disposta a spirale a una distanza di 80 mm per essere combinata con il sensore dinamico di altezza di taglio laser (che effettuava 500 misurazioni al secondo) al fine di eliminare completamente il problema della deformazione della lega di alluminio ad alta riflettività.

Risultati e benefici

Grazie all'ottimizzazione del processo, il tasso di utilizzo di questo materiale è aumentato dal 62,8% al 91,2% , il numero totale di perforazioni è stato ridotto del 48% e il tempo di lavorazione è stato ridotto del 35%. Ispezioni con calibro laser e CMM hanno confermato che la spaziatura dei fori e le tolleranze geometriche degli 80.000 prodotti erano tutte costantemente entro 0,03 mm, il che significa che soddisfacevano i requisiti di assemblaggio di grado automobilistico al 100% della norma IATF 16949.

L'offerta non solo ha permesso al cliente di evitare il rischio di fermi della linea di produzione, ma ha anche generato un risparmio diretto di 14.500 dollari nell'approvvigionamento delle materie prime. Di conseguenza, il cliente ha deciso di affidare in outsourcing a LS Manufacturing la produzione di tutti i componenti personalizzati per tre modelli di veicoli.

Se anche voi avete esigenze simili di riduzione dei costi per la lavorazione di lamiere di precisione, vi preghiamo di inviarci i disegni del progetto e i requisiti del lotto. Personalizzeremo per voi una soluzione di taglio laser a linea comune e vi forniremo un preventivo accurato, consentendovi di ottenere rapidamente il duplice vantaggio della riduzione dei costi e della qualità.

FAQ

D1: Le tecniche di taglio laser a linea comune sono compatibili con tutti i tipi di lamiere per autoveicoli?

Si applica principalmente a materiali come l'acciaio inossidabile e l'acciaio al carbonio, che presentano coefficienti di dilatazione termica costanti, per preservare la precisione di taglio e la qualità della superficie . Il taglio a linea continua su lunghe distanze su materiali altamente riflettenti e termicamente conduttivi come ottone e rame può causare interruzioni dell'arco e accumulo di calore; per questo motivo, LS Manufacturing richiede una soluzione di lavorazione a modulazione di impulsi.

D2: A partire da quale dimensione minima di un pezzo posso ottenere un disegno per il taglio laser con nesting a linea comune?

Se la lunghezza dei bordi rettilinei collineari dei pezzi supera i 30 mm e lo spessore della lamiera è compreso tra 0,5 mm e 12 mm, LS Manufacturing sarà in grado di utilizzare il nostro algoritmo di nesting ottimizzato proprietario per fornirvi una soluzione di lavorazione collineare flessibile, a basso spreco e personalizzata, capace persino di ridurre i costi del materiale.

D3: Come garantite che la qualità della finitura superficiale non venga compromessa quando si tratta di percorsi condivisi con la vostra soluzione di taglio laser frontale?

L'utilizzo di una sorgente laser ad alta potenza da 10.000 watt, unitamente ad altri fattori come la pressione costante di azoto a 1,4 MPa per una purga uniforme, consente di tagliare due pezzi in un'unica passata, garantendo una finitura superficiale su entrambi i lati di elevata stabilità industriale, con valori di Ra compresi tra 3,2 μm e 6,3 μm, per soddisfare le esigenze di assemblaggio di precisione.

D4: Il rischio di collisioni tra le teste laser aumenta con l'utilizzo del taglio laser a linea comune nei servizi di taglio laser personalizzati?

Si tratta di un processo che spesso comporta delle collisioni. Ciononostante, LS Manufacturing continua a utilizzare il metodo di fissaggio a micro-connessioni nella programmazione del layout, integrandolo con la funzione di salto intelligente e il rilevamento in tempo reale dell'angolo di elevazione ad alta sensibilità del sistema CNC. Inoltre, la verifica della produzione di massa dimostra un funzionamento della linea di produzione automatizzata 24 ore su 24, 7 giorni su 7, senza collisioni.

D5: È possibile combinare componenti provenienti da ordini diversi in un unico schema di ottimizzazione del posizionamento per sfruttare al massimo la soluzione di riduzione degli scarti?

Certamente, è possibile combinare/mixare ordini diversi, il che rappresenta uno dei principali vantaggi della catena di fornitura digitale di LS Manufacturing. In questo modo, possiamo utilizzare il raggruppamento e l'annidamento intelligenti di ordini di piccoli lotti dello stesso materiale e spessore, aiutando i clienti che richiedono piccoli lotti personalizzati a ridurre i costi di ammortamento delle schede anche del 20%.

D6: Come si può verificare la precisione dimensionale di due parti separate da una linea di taglio comune?

Durante la programmazione offline, per determinare le dimensioni effettive dei due pezzi viene considerata la larghezza del taglio di 0,2 mm. La calibrazione del primo pezzo, effettuata con uno strumento di misura digitale a proiezione ottica e una macchina di misura a coordinate (CMM), garantisce che le dimensioni dei due pezzi siano simmetriche e coerenti e che le tolleranze siano conformi agli standard.

D7: La vostra soluzione ingegneristica include l'eliminazione automatica delle doppie linee nei disegni CAD?

Il nostro sistema prevede l'eliminazione automatica delle linee doppie. Tutto ciò che devi fare è inviarci disegni in formato STEP o DXF standard; il software DFM intelligente di LS Manufacturing e i nostri esperti ingegneri di processo elimineranno automaticamente le linee sovrapposte e genereranno il percorso di lavorazione laser ottimale , evitando così la necessità di realizzare disegni secondari.

D8: Di quali dettagli avete bisogno da parte mia per ottenere un preventivo preciso per una soluzione di taglio laser?

È sufficiente fornirci disegni 2D/3D (in formato DXF, STEP o DWG) che includano le specifiche del materiale, lo spessore e la quantità da lavorare, e il nostro team di preventivazione vi fornirà un preventivo trasparente con suggerimenti completi per l'ottimizzazione DFM entro 24 ore.

Riepilogo

In sintesi, il taglio laser a linea singola non si limita ai metodi di tracciatura di base, ma comprende l'intera soluzione di taglio laser , dalla geometria della lamiera alla compensazione termodinamica dinamica delle macchine utensili CNC, fino al taglio fisico con laser ad alte prestazioni . La produzione su larga scala, che si limita ad aumentare le dimensioni di un singolo pezzo, sta venendo gradualmente sostituita, poiché rende meno redditizi i progetti di produzione di precisione ad alto valore aggiunto. Un'azienda manifatturiera può avere successo nella competizione globale della catena di fornitura solo riducendo al minimo gli sprechi attraverso una progettazione della lamiera di alta qualità, integrata con strategie di produzione e hardware flessibile ad alta potenza, garantendo al contempo tolleranze di 0,03 mm di livello automotive.

Smettetela di pagare per gli sprechi di materiale derivanti da una scarsa efficienza di progettazione! Se il vostro progetto si trova nella fase di ricerca e sviluppo e di progettazione per la trasformazione di un'auto, di un dispositivo medico o di un'apparecchiatura industriale, o se i costi di produzione sono sfuggiti al vostro controllo, i team di LS Manufacturing specializzati nella lavorazione di lamiere di precisione e nell'ingegneria laser vi offriranno un supporto tecnico completo. Tramite il nostro servizio di valutazione gratuito, potete caricare i vostri file in formato DXF/STEP e i nostri consulenti DFM vi proporranno, entro 24 ore, una soluzione su misura per la riduzione dei costi della linea di produzione, con prezzi trasparenti.

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Team di produzione LS

LS Manufacturing è un'azienda leader del settore , specializzata in soluzioni di produzione personalizzate. Vantiamo oltre 20 anni di esperienza e più di 5.000 clienti, e ci concentriamo su lavorazioni CNC di alta precisione, lavorazione della lamiera , stampa 3D , stampaggio a iniezione , stampaggio di metalli e altri servizi di produzione integrati.
Il nostro stabilimento è dotato di oltre 100 centri di lavoro a 5 assi all'avanguardia, certificati ISO 9001:2015. Forniamo soluzioni di produzione rapide, efficienti e di alta qualità a clienti in oltre 150 paesi in tutto il mondo. Che si tratti di piccole produzioni o di personalizzazioni su larga scala, siamo in grado di soddisfare le vostre esigenze con consegne rapidissime entro 24 ore. Scegliete LS Manufacturing. Significa scegliere efficienza, qualità e professionalità.
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