PWPS: Spawanie laserowe - trend czy przyszłość branży spawalniczej?

Spawanie laserowe jest niewątpliwie jedną z najważniejszych innowacji w branży spawalniczej. Jest też powodem licznych rozbieżnych informacji, dlatego zaprosiliśmy do wywiadu Pana Bernarda Rzany, prezesa zarządu firmy laser PRO Sp. z o.o. aby przybliżył naszym czytelnikom tę tematykę.

Czy spawanie laserowe to mody, czy kierunek rozwoju dla branży spawalniczej?

BR: Spawanie laserowe ma za sobą bardzo długą tradycję. Pierwsze prace rozwojowe w tym zakresie prowadzone były już ponad 30 lat temu. Pracując wówczas w monachijskim Instytucie Spawalnictwa, aktywnie uczestniczyłem w rozwijaniu kolejnych aplikacji spawalniczych z zastosowaniem laserów. Wówczas niekwestionowanym liderem w tym zakresie były lasery CO2. Dziś rynek jest coraz bardziej zdywersyfikowany, z wysoką pozycją laserów włóknowych. Nie można więc w tym przypadku mówić o chwilowej modzie, a raczej o trwałym trendzie z tendencją wzrostową. Wzrost ten jest proporcjonalny do wzrostu liczby aplikacji, w których wykorzystywane są lasery, a ten z kolei jest ostatnio bardzo dynamiczny. Oprócz tradycyjnego już spawania metali lasery wykorzystuje się bowiem coraz częściej do łączenia tworzyw sztucznych, a także par tworzywo-metal. W tych dwóch ostatnich aplikacjach lasery nie mają sobie równych, dominując nad innymi technologiami zarówno wytrzymałością, jak i jakością tworzonych połączeń.

Kto jest zainteresowany spawaniem laserowym albo, jaki profil produkcji umożliwia stosowanie laserów?

BR: Systemy laserowe są bardzo uniwersalnym narzędziem obróbczym o szerokim zakresie aplikacji. W przypadku produkcji specjalnej, w której jakość i trwałość odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa i komfortu użytkowania wyrobu, np. w branży medycznej czy elektronicznej, inwestycja w odpowiednio dobrane źródło laserowe zwróci się relatywnie szybko nawet przy mniejszym wolumenie produkcji. Co do zasady jednak systemy laserowe wdrażane są częściej w produkcji wielkoseryjnej, w której ich dokładność i szybkość pracy przekładają się na konkretne oszczędności związane z mniejszą liczbą braków i skróceniem cykli produkcyjnych.

Jakie są najważniejsze korzyści spawania laserem oraz jakie są ograniczenia?

BR: Główną korzyścią ze stosowania lasera w procesach spawalniczych jest niewielka strefa wpływu ciepła ograniczona do bezpośredniego sąsiedztwa spoiny, co z kolei przekłada się na redukcję odkształceń cieplnych materiału. Dzięki temu możliwe jest spawanie surowców uznawanych za trudnospawalne ze względu na dużą podatność na odkształcenia termiczne, a także tzw. obróbka na gotowo, tj. bez konieczności stosowania dodatkowych zabiegów wykańczających. Trzeba pamiętać, że spawanie laserowe ma też wiele do zaoferowania w zakresie spawania materiałów o różnej mikrostrukturze, właściwościach i parametrach obróbki (tworzenie złączy różnoimiennych), a dzięki szerokim możliwościom modyfikacji parametrów procesu spawalniczego przez zmianę parametrów wiązki, zastosowanie gazów pomocniczych itd. możliwe jest tworzenie trwałych połączeń nawet materiałów, których nie można byłoby zespawać przy użyciu tradycyjnych technik. Jedynym ograniczeniem w tym zakresie jest dokładność spasowania połączenia: aby wykonać spoinę o odpowiedniej wytrzymałości, spawane materiały muszą do siebie bardzo dokładnie przylegać – i to na całej szerokości połączenia.

Jak wygląda proces wdrożenia na produkcji urządzenia laserowego?

BR: Proces wdrożenia systemu laserowego nie różni się zasadniczo od tego typowego dla innych maszyn obróbczych. Pierwszym krokiem powinno być odpowiednie zaplanowanie stanowiska roboczego, tak by zapewnić urządzeniu wysoką stabilność, a także właściwy poziom bezpieczeństwa pracowników. W przypadku maszyn otwartych należy więc zadbać o odpowiednią osłonę stanowiska w postaci parawanu lub kabiny ochronnej z ograniczonym dostępem dla osób postronnych. Bardzo istotną kwestią jest także przeprowadzenie testów parametrów wiązki laserowej, by zbadać ich zgodność z parametrami deklarowanymi przez producenta. Służą do tego odpowiednie czujniki pomiarowe przeznaczone do pracy z wiązką laserową. Warto również zawczasu pamiętać o przeprowadzeniu testów laboratoryjnych na obrabianym materiale, by zbadać, czy rzeczywista jakość wykonania detalu odpowiada tej oczekiwanej. Najlepiej w tym celu jeszcze przed podjęciem decyzji zakupowej wysłać próbkę własnego materiału do laboratorium producenta, aby poddać ją próbom z wykorzystaniem różnych urządzeń laserowych. Na koniec taką próbkę możemy porównać z wynikami uzyskanymi w testach przeprowadzonych na miejscu po uruchomieniu urządzenia. Do ich przeprowadzenia, a także odpowiedniej parametryzacji lasera i przygotowania programu obróbczego niezbędny jest wykwalifikowany personel, dodatkowo przeszkolony przez dostawcę urządzenia. Takie szkolenie znacznie przyspiesza proces uruchomienia urządzenia i przygotowania go do realizacji zadań obróbczych.

Ile trwa wdrożenie na produkcji takiego urządzenia?

BR: Trudno odpowiedzieć na to pytanie, ponieważ systemy do spawania laserowego są z reguły projektowane ściśle pod potrzeby klienta, a tym samym wymagają zawsze indywidualnego podejścia. Inny będzie czas wdrożenia kompletnie zautomatyzowanej stacji funkcjonującej jako stanowisko wyspowe, inny w przypadku robota przemysłowego, a jeszcze inny dla źródła laserowego w pełni zintegrowanego z istniejącą linią produkcyjną.

Jakie jest największe Państwa wdrożenie?

BR: Ze względu na moje osobiste doświadczenia w rozwijaniu technologii spawania laserowego nasza firma od początku specjalizuje się w dostarczaniu i projektowaniu rozwiązań do laserowej obróbki spawaniem. Mamy więc na swoim koncie bardzo dużo wdrożeń tego typu systemów, ale najbardziej dumni jesteśmy z tych aplikacji, które cechują się szczególnie dużym stopniem złożoności. Przykładem takiego rozwiązania może być stacja do spawania laserowego zintegrowana z systemami wizyjnymi do dokładnego pozycjonowania wiązki w strefie spawania oraz kontroli jakości spawania w trybie online.

Jak widzą Państwo rynek laserowych urządzeń spawalniczych za 5-10 lat?

BR: Myślę, że ze względu na przestawione na wstępie możliwości systemów laserowych oraz szybkie tempo rozwoju nowych aplikacji z tego zakresu technologie spawania laserowego mają przed sobą świetlaną przyszłość. Popyt na tego typu rozwiązania w najbliższych latach będzie dynamicznie wzrastał ze względu na rosnące zapotrzebowanie w zakresie automatyzacji procesów produkcyjnych, w której systemy laserowe odgrywają dominującą rolę. Innym obszarem o dużym potencjale rozwojowym są sektory specjalizujące się w wytwarzaniu mikrokomponentów, takie jak elektronika czy branża medyczna. Wielkość detali nie jest tu jednak jedynym stymulatorem wzrostu: laser może być bowiem z powodzeniem wykorzystywany zarówno do spawania aparatów słuchowych, jak i poszyć statków.


PolandEnglish