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

Vea las seis ventajas que ofrecen 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 de bajos para su línea de ensamblaje. 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 láseres para una variedad de operaciones además de la soldadura. Las aplicaciones comunes del láser 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 montaje final. Volkswagen AG, por ejemplo, utiliza actualmente 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 hay variaciones significativas de profundidad.

Existen muchas aplicaciones automotrices que se benefician de la alta precisión del láser. Muchos fabricantes de automóviles necesitan quitar el revestimiento electrónico de secciones específicas de 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 pequeños patrones en materiales como placas de fibra de carbono. El corte por microláser puede cortar patrones circulares de hasta 300 micras sin problema.

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

La adopción de estrategias de intercambio de matrices 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 y, a veces, tardan poco menos de un segundo.

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

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

La velocidad del 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 duplicar 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 mejora significativamente la escalabilidad del corte y la limpieza del láser.

Gartner pronostica que se enviarán seis millones de automóviles eléctricos en 2022, con 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 los fabricantes están implementando al fabricar sus productos.

Dado que los láseres funcionan sin consumibles, pueden reducir significativamente los residuos y sustituir tecnologías no respetuosas con el medio ambiente. 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 añaden una nueva máquina a una línea de producción existente, también pueden tener acceso a un espacio limitado y tener que "exprimir" todo lo que añaden.

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 funcionar de manera eficiente en tamaños compactos. Esto es ideal para líneas de fabricación compactas con requisitos de espacio reducidos.

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

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

Los láseres son algunas de las herramientas más flexibles debido a su versatilidad y a cómo se puede adaptar la tecnología 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, perforar 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. Se pueden controlar la profundidad de la ablación y la textura de la superficie, 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 a la que pueda llegar 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 suministran 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 importantes ahorros de costos utilizando láseres ha impulsado 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 rápido. Los analistas pronostican una tasa de crecimiento del 11,4% (CAGR) y gastos de 30.300 millones de dólares 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 permite evaluar mejor las necesidades de los clientes y ofrecerles soluciones automatizadas industriales adaptadas.