Utilisation des lasers dans l'industrie automobile
Depuis qu'Henry Ford a introduit la première chaîne de montage dans l'industrie automobile en 1913, les constructeurs automobiles n'ont cessé d'optimiser leurs processus dans le but ultime de réduire les temps d'assemblage, de diminuer les coûts et d'augmenter les profits. La production automobile moderne est hautement automatisée et les robots sont devenus monnaie courante dans l'industrie. La technologie laser est désormais intégrée à ce processus, remplaçant les outils traditionnels et apportant de nombreux avantages supplémentaires au processus de fabrication.
L'industrie automobile utilise divers matériaux, notamment les plastiques, les textiles, le verre et le caoutchouc, qui peuvent tous être usinés avec succès au laser. En effet, les composants et matériaux usinés au laser sont présents dans presque toutes les zones d'un véhicule standard, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur. Le laser est utilisé à différentes étapes du processus de fabrication automobile, de la conception et du développement à l'assemblage final. La technologie laser ne se limite pas à la production de masse et trouve même des applications dans la fabrication de voitures personnalisées haut de gamme, où les volumes de production sont relativement faibles et où certains processus nécessitent encore du travail manuel. L'objectif n'est pas d'augmenter ou d'accélérer la production, mais plutôt d'améliorer la qualité, la répétabilité et la fiabilité de l'usinage, réduisant ainsi les déchets et les utilisations abusives coûteuses de matériaux.
Laser : une centrale de traitement de pièces en plastique
TLes applications les plus répandues du laser concernent l'usinage de pièces en plastique. On y trouve notamment les panneaux intérieurs et de tableau de bord, les montants, les pare-chocs, les spoilers, les garnitures, les plaques d'immatriculation et les boîtiers d'éclairage. Les composants automobiles peuvent être fabriqués à partir de divers plastiques tels que l'ABS, le TPO, le polypropylène, le polycarbonate, le PEHD, l'acrylique, ainsi que divers composites et stratifiés. Ces plastiques peuvent être apparents ou peints et associés à d'autres matériaux, tels que des montants intérieurs recouverts de tissu ou des structures de support renforcées en fibres de carbone ou de verre pour une résistance accrue. Les lasers permettent de découper ou de percer des trous pour les points de fixation, les feux, les interrupteurs et les capteurs de stationnement.
Les boîtiers et les lentilles de phares en plastique transparent nécessitent souvent une découpe au laser pour éliminer les chutes de moulage par injection. Les pièces des phares sont généralement fabriquées en polycarbonate pour leur clarté optique, leur grande résistance aux chocs, aux intempéries et aux UV. Bien que le traitement laser puisse donner une surface rugueuse à ce plastique, les bords découpés au laser sont invisibles une fois le phare entièrement assemblé. De nombreux autres plastiques peuvent être découpés avec un lissé de haute qualité, laissant des bords nets qui ne nécessitent aucun nettoyage ni modification ultérieure.
Magie du laser : repousser les limites des opérations
Les opérations laser peuvent être réalisées dans des zones inaccessibles aux outils traditionnels. La découpe laser étant un procédé sans contact, l'outil ne subit ni usure ni casse, et les lasers nécessitent un entretien minimal, limitant ainsi les temps d'arrêt. La sécurité de l'opérateur est garantie car l'ensemble du processus se déroule en espace clos, éliminant ainsi toute intervention de l'utilisateur. L'absence de lames mobiles élimine les risques associés.
Les opérations de découpe de plastique peuvent être réalisées avec des lasers d'une puissance allant de 125 W à plus, selon le temps nécessaire à la réalisation de la tâche. Pour la plupart des plastiques, la relation entre la puissance laser et la vitesse de traitement est linéaire : pour doubler la vitesse de découpe, il faut doubler la puissance laser. Lors de l'évaluation du temps de cycle total d'une série d'opérations, le temps de traitement doit également être pris en compte pour choisir la puissance laser appropriée.
Au-delà de la découpe et de la finition : étendre la puissance du laser pour le traitement du plastique
Les applications laser dans la transformation des plastiques ne se limitent pas à la découpe et au détourage. En effet, cette même technologie de découpe laser peut être utilisée pour la modification de surface ou le décapage de zones spécifiques de plastique ou de matériaux composites. Lorsque des pièces doivent être collées sur une surface peinte à l'aide d'un adhésif, il est souvent nécessaire d'enlever la couche supérieure de peinture ou de rendre la surface rugueuse pour garantir une bonne adhérence. Dans ce cas, les lasers sont utilisés en conjonction avec des scanners galvanométriques pour faire passer rapidement le faisceau laser sur la zone souhaitée, fournissant ainsi suffisamment d'énergie pour retirer la surface sans endommager le matériau. Des géométries précises peuvent être facilement obtenues, et la profondeur et la texture de surface peuvent être contrôlées, permettant ainsi de modifier facilement le motif d'enlèvement selon les besoins.
Bien sûr, les voitures ne sont pas entièrement en plastique, et les lasers permettent également de découper d'autres matériaux utilisés dans la fabrication automobile. Les intérieurs de voiture sont généralement composés de divers matériaux textiles, le tissu d'ameublement étant le plus répandu. La vitesse de découpe dépend du type et de l'épaisseur du tissu, mais les lasers de plus forte puissance découpent à des vitesses proportionnellement plus élevées. La plupart des tissus synthétiques peuvent être découpés proprement, avec des bords scellés pour éviter l'effilochage lors de la couture et de l'assemblage ultérieurs des sièges.
Le cuir véritable et le cuir synthétique peuvent également être découpés de la même manière pour les matériaux d'intérieur automobile. Les revêtements en tissu, souvent présents sur les montants intérieurs de nombreux véhicules grand public, sont également fréquemment usinés avec précision au laser. Lors du moulage par injection, le tissu est collé à ces pièces, et l'excédent de tissu doit être retiré des bords avant l'installation dans le véhicule. Il s'agit également d'un processus d'usinage robotisé 5 axes, la tête de découpe suivant les contours de la pièce et découpant le tissu avec précision. Dans ce cas, les lasers Luxinar des séries SR et OEM sont couramment utilisés.
Avantages du laser dans la fabrication automobile
L'usinage laser offre de nombreux avantages pour l'industrie automobile. Outre une qualité et une fiabilité constantes, il est très flexible et adaptable à la vaste gamme de composants, de matériaux et de procédés utilisés dans la fabrication automobile. La technologie laser permet la découpe, le perçage, le marquage, le soudage, le traçage et l'ablation. En d'autres termes, la technologie laser est extrêmement polyvalente et joue un rôle essentiel dans le développement continu de l'industrie automobile.
Face à l'évolution constante de l'industrie automobile, les constructeurs automobiles inventent de nouvelles façons d'exploiter la technologie laser. L'industrie connaît actuellement une transition radicale vers les véhicules électriques et hybrides, introduisant le concept de « mobilité électrique » en remplaçant les moteurs à combustion interne traditionnels par une technologie de transmission électrique. Cette évolution nécessite l'adoption de nombreux nouveaux composants et procédés de fabrication par les constructeurs.
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Date de publication : 13 juillet 2023