Saldatura di piastre per celle a idrogeno: più produttività con la testa SCANLAB
La testa di scansione 2D intelliSCAN di SCANLAB con sagomatore del fascio aumenta la potenzialità produttiva nella produzione di celle a combustibile.
SCANLAB GmbH insieme alle sue società affiliate Blackbird Robotersysteme GmbH e Holo/Or Ltd. sta sviluppando nuovi promettenti concetti di sistema per applicazioni laser come saldatura laser di piastre bipolari e produzione additiva (stampa 3D in metallo). Con l’integrazione di sagomatori di fasci su misura, la nuova configurazione di scansione ha mostrato una produttività quasi raddoppiata nella saldatura di piastre bipolari per celle a combustibile a idrogeno. La tecnologia delle celle a combustibile è stata considerata un mercato di nicchia per molto tempo. Grazie alla fase di transizione nella generazione di energia e alla ricerca di propulsioni alternative, la domanda del mercato potrebbe crescere significativamente.
Per una produzione di massa efficiente, è necessario aumentare la potenzialità produttiva nella saldatura di piastre bipolari in metallo, utilizzate per la costruzione di stack in una cella a combustibile. Una velocità di saldatura elevata richiede sistemi di scansione rapidi e laser ad alta potenza, entrambi disponibili. Tuttavia, è il processo di saldatura stesso che determina la massima velocità raggiungibile. Quando si supera un determinato limite di velocità, si verificano dei difetti sul cordone di saldatura come discontinuità e sottosquadri. Blackbird Robotersysteme configura un banco di prova che integra la testa di scansione 2D intelliSCAN di SCANLAB e Flexishaper, l’ultima innovazione di HOLO/OR, un sagomatore di fasci regolabile a gamma completa. La forma del fascio richiesta è stata determinata in base alle simulazioni del processo di saldatura. Il layout del sagomatore di fasci utilizzato è il risultato di un design ottico combinato, che integra elementi ottici diffrattivi (DOE) e un sistema di scansione.
Le prove di lavorazione hanno dimostrato un incremento del limite di velocità per una saldatura esente da difetti da 45 m/min fino a 70 m/min.
Ideale anche per i processi di stampa 3D con tecnologia LPBF
La saldatura di lamiere sottili di piastre bipolari ha requisiti simili ai processi di fusione a letto di polvere tramite laser (LPBF). Entrambi richiedono campi di scansione con dimensioni fino a 500 x 500 mm² con una tipica velocità di lavorazione di circa 1m/s e inferiore. Anche nella stampa 3D in metallo, la velocità di lavorazione non si limita alla velocità dello scanner o della potenza del laser disponibile, ma è principalmente il processo stesso che limita la potenzialità produttiva. Pertanto, gli incoraggianti risultati sulla saldatura laser sono il primo passo verso l’ulteriore ottimizzazione anche dei processi di LPBF. “La nostra società holding congiunta crea la fiducia necessaria per una tale stretta cooperazione per esplorare soluzioni innovative. Soltanto con una configurazione simile è possibile analizzare in modo trasparente le future esigenze del mercato e trasferirne l’esito in un design ottico” racconta Georg Hofner, CEO SCANLAB. “Le nostre società affiliate ci forniscono un kit di costruzione che traduciamo in vantaggi tangibili per i nostri mercati e clienti in base alla nostra esperienza specifica e conoscenze applicative” aggiunge Karl Christian Messer, CEO Blackbird Robotersysteme. “È esattamente il tipo di cooperazione che crea prodotti di alto valore combinando la nostra esclusiva competenza nella modellazione dei fasci alla profonda comprensione dei mercati delle nostre società affiliate” conclude Israel Grossinger, titolare e presidente di HOLO/OR. I prossimi passi saranno testare il concetto di saldatura laser in una configurazione su larga scala e parallelamente seguire diverse applicazioni. Poiché fiberSYS soddisfa i requisiti dei processi di LPBF e di saldatura laser, l’integrazione dei DOE in questo sistema di scansione, particolarmente idonea per le macchine laser multi-testa, è stata inclusa nella tabella di marcia dello sviluppo.