Khi các ứng dụng laser trong ngành công nghiệp ô tô phát triển mạnh mẽ trong những năm qua, công nghệ này hiện đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo các bộ phận ô tô. Mặc dù hàn và cắt laser từng là những ứng dụng chính, khắc, dán nhãn và đánh dấu hiện chiếm một phần đáng kể trong tất cả các ứng dụng laser. Bài viết này cung cấp hiểu biết toàn diện về ý nghĩa của laser trong sản xuất.
Mục lục
Thị trường xử lý laser
Sự phổ biến của laser trong sản xuất ô tô
Tương lai của laser trong sản xuất ô tô
Thị trường xử lý laser
Thị trường laser có giá trị bằng đô la Mỹ 17.48 tỷ vào năm 2021 và dự kiến sẽ tăng trưởng ở tốc độ CAGR là 9.1% để đạt USD 38.22 tỷ vào năm 2030. Tia laser ngày càng phổ biến trong sản xuất do khả năng sản xuất các linh kiện chất lượng cao với hiệu suất, tốc độ và tính linh hoạt cao, do đó giảm chi phí.
Thị trường laser công nghiệp đã phát triển do sự phụ thuộc ngày càng tăng vào tự động hóa để cải thiện độ chính xác và năng suất. Thị trường laser được dự đoán sẽ mở rộng nhanh chóng do nhu cầu ngày càng tăng đối với laser có độ chính xác cao cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Tiếp tục đọc để tìm hiểu về lợi ích của công nghệ laser, ứng dụng của nó và tương lai của nó trong sản xuất.
Sự phổ biến của laser trong sản xuất ô tô
Các nhà sản xuất ô tô liên tục tìm kiếm những cách thức để hợp lý hóa quy trình của họ để giảm chi phí và tăng doanh thu bằng cách rút ngắn thời gian lắp ráp. Hầu hết sản xuất ô tô hiện đại đều được tự động hóa, với robot đảm nhiệm nhiều hoạt động truyền thống. Lasers hiện đang được sử dụng kết hợp với công nghệ này để tăng năng suất, cùng với nhiều lợi ích khác sẽ được đề cập sau.
Dệt may, nhựa, cao su và thủy tinh đều được sử dụng trong sản xuất ô tô và tất cả đều có thể được xử lý bằng hệ thống laser. Trên thực tế, laser được sử dụng ở mọi giai đoạn của quá trình sản xuất ô tô, cả nội thất và ngoại thất.
Ngoài việc được sử dụng trong sản xuất hàng loạt xe cộ, laser cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp cao cấp để sản xuất xe hơi tùy chỉnh. Ở đây mục tiêu không phải là tăng tốc độ sản xuất mà là cải thiện chất lượng và giảm thiểu lãng phí vật liệu.
Ưu điểm của công nghệ laser trong ngành công nghiệp ô tô
1. Tỷ lệ chính xác cao
Các loại laser mới nhất rất cần và luôn cung cấp đầu ra chất lượng cao. Trước đây, lỗi duy nhất của laser là lỗi do vị trí bộ phận thay đổi, nhưng laser hiện đại sử dụng camera quan sát để xác minh vị trí và giảm lỗi.
Hệ thống laser cũng có thể hoạt động mà không cần camera, thay vào đó dựa vào cấu hình quang học đặc biệt để chống lại sự thay đổi độ sâu. hiện đại tia laser có thể chịu được sự thay đổi độ sâu +/-3mm trong quá trình xử lý, mang lại chất lượng đồng nhất ngay cả khi có sự thay đổi độ sâu đáng kể.
2. Sự thay đổi thuận tiện
Mặc dù thời gian cần thiết cho việc chuyển đổi là cần thiết, nhưng thời gian bổ sung này ảnh hưởng đến năng suất. May mắn thay, với laser, việc chuyển đổi hệ thống chỉ mất vài giây. Các thay đổi có thể được tự động hóa hoàn toàn và chính xác khi chúng xảy ra với sự trợ giúp của hệ thống phần mềm.
3. Tốc độ xử lý cao
Tia laser có khả năng xử lý cao tốc độ, tạo ra sự khác biệt đáng kể cho các nhà sản xuất ô tô. Tốc độ xử lý có thể được tăng lên trong các ứng dụng xử lý vật liệu bằng cách tăng gấp đôi công suất laser. Ví dụ, laser 200W có thể hoạt động nhanh gấp đôi laser 100W.
4. Giảm thiểu chất thải
Tia laser hoạt động mà không cần vật tư tiêu hao, do đó giảm thiểu đáng kể lãng phí. Lasers hỗ trợ các nhà sản xuất giảm sự phụ thuộc vào vật tư tiêu hao như vật liệu mài mòn, băng keo, hóa chất, nhãn và mực. Hơn nữa, tia laser không gây mài mòn dụng cụ, nếu không sẽ là nguồn gây lãng phí.
5. Thích ứng với không gian sản xuất nhỏ
Không gian sản xuất đắt đỏ và máy móc mới thường đòi hỏi phải tiếp cận không gian làm việc rộng lớn. May mắn thay, những tiến bộ trong tia laser công nghệ hiện nay giúp máy laser có thể hoạt động hiệu quả trong kích thước nhỏ gọn. Chúng rất phù hợp với các dây chuyền sản xuất nhỏ gọn có không gian sàn hạn chế. Ví dụ, máy laser phẳng chỉ cao 2x4 feet.
6. Tính linh hoạt
Laser rất linh hoạt và có thể xử lý nhiều thành phần và vật liệu khác nhau. Chúng được sử dụng trong các quy trình khác nhau như làm sạch, khoan, hàn, khắc và đánh dấu. tia laser các tham số cũng có thể được thay đổi bất cứ lúc nào, cho phép thực hiện nhiều thao tác.
Vì độ sâu cắt bỏ và kết cấu bề mặt có thể được kiểm soát, nên tia laser có thể hoạt động trên các bề mặt phức tạp. Khả năng thích ứng này loại bỏ nhu cầu về nhiều bước xử lý và máy móc.
Lasers có thể xử lý mọi bề mặt mà ánh sáng có thể đi qua, cho phép xử lý hình học phức tạp mà nếu không có các công cụ tiêu chuẩn thì sẽ khó thực hiện.
Ứng dụng công nghệ laser trong ngành công nghiệp ô tô
Các bộ phận bằng nhựa như trụ, cản, cánh gió, tấm ốp táp-lô, viền, biển số và vỏ đèn thường được xử lý bằng laser. Các thành phần này được làm từ các loại nhựa như TPO, ABS, HDPE, polycarbonate và polypropylene.
Tia laser được sử dụng để khoan lỗ, cắt vật liệu cho công tắc, cảm biến và các thành phần khác, và loại bỏ nhựa thừa khỏi quy trình đúc phun. Vì nhiều bộ phận cần xử lý là ba chiều, nên nhiều ứng dụng hoạt động song song với hệ thống robot.
nhựa tia laser quá trình xử lý không chỉ giới hạn ở việc cắt tỉa và cắt; công nghệ tương tự cũng có thể được sử dụng để sửa đổi bề mặt và loại bỏ sơn. Điều này là cần thiết khi cố định một thành phần bằng chất kết dính vào bề mặt sơn vì sơn phải được loại bỏ hoặc bề mặt được làm nhám để bám dính tốt hơn.
Ngoài nhựa, laser được sử dụng để cắt các vật liệu khác, chẳng hạn như hàng dệt may, cho nội thất. Tốc độ xử lý sẽ thay đổi tùy thuộc vào loại vật liệu và độ dày của nó, nhưng một tia laser có công suất lớn hơn sẽ có thể cắt với tốc độ nhanh hơn.
Vải tổng hợp được cắt trơn tru với các cạnh sạch, kín để đảm bảo vật liệu không bị xê dịch trong quá trình lắp ráp. Da nhân tạo và da tự nhiên có thể được cắt để bọc ghế ô tô bằng cùng một công nghệ. Lasers thường được sử dụng để che phủ các trụ bên trong của xe.
Xe hybrid và xe điện đang nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường ô tô, buộc các nhà sản xuất phải áp dụng công nghệ mới. Xe điện sử dụng kẹp tóc bằng đồng tạo ra từ trường. Những kẹp tóc này được phủ một lớp men điện môi, phải loại bỏ một phần trước khi có thể hàn. Lasers thực hiện toàn bộ quá trình này một cách hiệu quả.
Hàn laser cung cấp các giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí cho mối nối thân trong trắng (BIW) bằng thép. Độ cứng của mối nối laser tăng theo tỷ lệ thuận với cường độ hàn laser. Tối ưu hóa hình dạng mối hàn laser giúp giảm đáng kể nguy cơ gãy.
Laser đĩa và laser sợi
Công nghệ laser mới nhất là đĩa và sợi laser, cung cấp công suất cao hơn với độ phân kỳ chùm tia được cải thiện. Các hệ thống hàn laser này tạo ra mối hàn nhẹ hơn và tốt hơn so với các công cụ thông thường.
Hơn nữa, họ cung cấp đầy đủ linh hoạt cho các nhà thiết kế về vị trí và hình dạng mối hàn mà không ảnh hưởng đến tốc độ. Họ có thể giảm số lượng mối hàn cần thiết, cải thiện độ an toàn của xe và giảm chi phí sản xuất.
Tương lai của laser trong sản xuất ô tô
Mặc dù laser sợi quang và laser đĩa là cải tiến mới nhất trong sản xuất ô tô, laser diode cuối cùng sẽ thay thế chúng. Laser diode hiện đang được chuẩn bị để thay thế các công cụ khác trong ứng dụng hàn. Chúng sẽ đi vào sản xuất ô tô với việc sử dụng nhiều hơn vật liệu nhựa.
Tuy nhiên, ứng dụng của laser trong sản xuất ô tô sẽ phụ thuộc vào thiết kế của ô tô trong tương lai. Việc sử dụng laser có thể sẽ tăng lên nhờ các thiết kế lấy cảm hứng từ khung không gian. Tuy nhiên, các công nghệ khác có thể tận dụng tốt các vật liệu như vật liệu tổng hợp và magiê.
