Precisione millimetrica e produttività elevata: la saldatura laser nella "costruzione di cambi 2.0"

12/07/2012 - Oliver Hagenlocher

Dal cambio a doppia frizione fino al differenziale classico: ...


Dal cambio a doppia frizione fino al differenziale classico: la tecnologia del cambio è uno dei campi centrali di ricerca dell'industria automobilistica. Ricorrendo a nuovi materiali e a geometrie modificate i progettisti ottimizzano la funzionalità delle differenti ruote dentate. La quantità degli ingranaggi del cambio aumenta sempre di più: i nuovi modelli di autoveicoli, ad esempio, sono dotati di cambi ad un numero di marce sempre maggiore. La saldatura laser è l'innovazione esemplare per comprendere quanto si possa ulteriormente aumentare l'efficacia dei processi produttivi di un impianto. Con la serie ELC gli specialisti di EMAG creano soluzioni complete per ottimizzare il processo, grazie al ricorso mirato alla loro esperienza nell'ambito del processo produttivo di molti componenti tipici del cambio.

È sufficiente guardare un componente tipico del cambio per capire a quali sfide si va incontro: la struttura stessa di un piccolo ingranaggio con anello integrato è relativamente complessa. Per garantire una produzione efficiente e precisa, si realizzano prima due diversi componenti, che verranno poi uniti fra loro mediante processo di giunzione e saldatura. "Nella moderna costruzione di cambi questa è la fase produttiva in cui entra in gioco di solito la saldatura laser" spiega il dott. Andreas Mootz, amministratore delegato di EMAG Automation. "Con questo metodo si riesce a dosare e a focalizzare esattamente l'energia del raggio laser. In questo modo, da una parte si riducono al minimo le deformazioni e si ottiene una velocità di saldatura elevata." Dall'altra il processo di saldatura di EMAG, caratterizzato dall'impiego di un laser a stato solido, risulta estremamente efficiente. Se un classico laser ad anidride carbonica è caratterizzato da un'efficienza del solo 8%, gli specialisti EMAG, con la propria tecnologia, possono puntare ad un'efficienza di circa il 20%. In altre parole: è necessaria una quantità di corrente nettamente inferiore per ottenere la medesima potenza ottica. I costi per l'energia nella fase di produzione si riducono così in modo considerevole.

Il dispositivo di saldatura fisso va a segno
L'integrazione di diversi cicli di produzione all'interno di impianti ELC è ugualmente efficace per l'intero processo. All'inizio il mandrino porta pezzo si carica autonomamente mediante procedura pick-up.
I componenti costruttivi vengono serrati mediante pressa per assemblaggio e contemporaneamente uniti nel processo di assemblaggio. A tal fine, la tecnica di serraggio garantisce un posizionamento estremamente preciso del componente, creando così condizioni ottimali per la saldatura. La struttura dell'ottica fissa garantisce la massima sicurezza operativa e un'ottimale stabilità ottica dell'impianto e della procedura di saldatura. A seconda del pezzo o del materiale è possibile preriscaldare, in modo induttivo, i componenti prima della saldatura e in seguito sottoporli a spazzolatura¬, svolgendo comunque tutte le procedure in un unico serraggio. Il processo completo di saldatura e di assemblaggio per una ruota dentata avviene in soli 12 secondi, mentre la saldatura completa dei componenti di un differenziale avviene in questo modo in 40 secondi al massimo.

Progressi nell'ambito della costruzione leggera mediante saldatura laser
L'esempio della scatola del differenziale chiarisce il ruolo della tecnologia della saldatura laser anche nello sviluppo generale dell'industria automobilistica: negli ultimi tempi, infatti, le aziende automobilistiche tedesche hanno sostituito le viti con la saldatura laser per collegare la scatola del differenziale alla corona conica. Il risultato: costi inferiori per il materiale, nonché alleggerimento del componente di circa 1,2 chili. "Se si pensa alla costruzione leggera, che nel settore automobilistico sta guadagnando sempre più terreno, questo risparmio è naturalmente enorme" spiega Mootz.

Conoscenze ed esperienza EMAG a vantaggio della clientela
Complessivamente gli specialisti della saldatura di Heubach possono vantare un passato impressionante, ricco di successi: negli ultimi dieci anni sono stati venduti più di 50 impianti della serie ELC. Tutte le case automobilistiche leader fanno ricorso a questi impianti. Nel settore degli impianti laser a stato solido per la produzione di componenti per cambi e per il motopropulsore, l'azienda è leader a livello mondiale. Ma qual è la causa di questo successo? "Decisive, in ogni caso, sono la vasta esperienza maturata e le conoscenze relative a questi componenti. Conosciamo l'intero ciclo di produzione dalla tornitura e rettifica iniziali alla saldatura, fino alle procedure finali di controllo a ultrasuoni" sottolinea Mootz. "Siamo in grado di sviluppare e progettare l'intera catena di processo. In questo modo, la pianificazione di nuove strutture produttive e l'ampliamento di quelle già esistenti viene enormemente facilitata."

Andamento generale positivo di mercato
L'andamento generale di mercato gioca a favore dei costruttori di macchinari tedeschi: non solo, i cambi a doppia frizione, che riscuotono molto successo, determinano la necessità di una produzione maggiore di ingranaggi. In linea generale anche i cambi convenzionali dispongono di un numero superiore di cambi, poiché si riduce il consumo e si ottiene un comfort di guida maggiore. "In una simile situazione offriamo una tecnologia di saldatura comprovata che garantisce, da un lato, processi produttivi a risparmio energetico e a elevata precisione, dall'altro può fungere da ausilio nel promuovere la costruzione leggera e ridurre ulteriormente i costi produttivi. Ciò costituisce una combinazione di convincente successo", conclude Mootz.

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Oliver Hagenlocher

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