Découpe et soudage au laser en un seul geste HIWIN et LASERVORM réalisent de véritables poids lourds

Construction de machines laser, sous-traitance laser et service après-vente pour les machines laser, avec une spécialisation dans les procédés de soudage laser, de trempe laser et de rechargement laser par soudage : voilà la large gamme de services proposés par l'entreprise familiale de taille moyenne LASERVORM GmbH, basée à Altmittweida, en Saxe. «Dans notre propre atelier de sous-traitance, nous traitons aussi bien des pièces uniques que des grandes séries», explique Thomas Kimme, directeur de LASERVORM GmbH. «Grâce à notre savoir-faire, il est bien sûr tout à fait naturel de concevoir et de fabriquer nous-mêmes des machines dans ce domaine.» La solution spéciale, récemment mise en œuvre pour répondre aux besoins d'un client, est utilisée par une entreprise qui fabrique des composants pour les énergies renouvelables.

«Nous avons entièrement repensé le système XYZ, qui est pourtant très compact pour ce type de tâche», explique David Müller, ingénieur concepteur chez LASERVORM GmbH. «Il est rare de pouvoir combiner le soudage et la découpe laser dans une seule machine. Ces deux procédés ont des exigences très différentes.»

Le plus grand défi : réunir les deux procédés dans une seule machine et dans une zone de travail de deux mètres sur deux. La solution : une installation combinée de soudage et de découpe laser en portique avec système de changement de palette. Des entraînements à chaîne avec cames et bras assurent le mouvement alternatif des tables à palettes de l'extérieur vers l'intérieur de la machine et inversement.




HIWIN, le partenaire numéro un
Le système de portique est composé d'un axe X, de deux axes Y synchronisés en parallèle et d'un axe Z. Le support du portique, en acier, est fabriqué dans une construction en tôle complexe et rigide afin de garantir la dynamique élevée, essentielle pour cette application.

Des guidages et des moteurs linéaires de la société HIWIN GmbH sont utilisés sur les axes X et Y. L'axe Z est également équipé de guidages sur rail profilé et d'une vis à billes du spécialiste en technique de mouvement d'Offenburg. « HIWIN est notre partenaire depuis plus de 20 ans pour tout ce qui concerne les guidages », déclare Thomas Kimme.

Des guidages linéaires HIWIN des séries HG ou QHH et WEW ont été installés. «Le guidage à billes HG est le premier choix pour les paires de rails telles que nous les trouvons ici dans cette application», rapporte le représentant commercial HIWIN responsable. «Avec notre technologie SynchMotion™, notre série HG devient un guidage linéaire QH. Cette technologie permet d'atteindre des vitesses de déplacement plus élevées, des intervalles de relubrification plus longs et des propriétés de synchronisation améliorées avec des bruits de fonctionnement réduits. Trois patins sont montés sur chaque axe Y afin de répartir de manière optimale la masse et les forces de traction considérables des entraînements sur le guidage. Des guidages HIWIN de type WEW sont utilisés pour l'insertion des palettes et la fermeture complète des portes de la machine. «Le guidage à billes extrêmement large permet, grâce à la largeur de son rail et à sa faible hauteur, des capacités de charge de couple maximales, en particulier dans le sens Mx», explique le représentant commercial de HIWIN pour justifier l'utilisation de la série installée.

Des moteurs linéaires de la série LMFA sont installés sur les axes Y parallèles afin de garantir une accélération et une précision élevées. «Nous avons opté pour une configuration d'axe individuelle pour les différents composants moteurs linéaires», explique David Müller. «Nous utilisons des moteurs linéaires refroidis à l'eau, mais nous les utilisons avec un refroidissement par convection. Les puissants moteurs LMFA nous permettent d'atteindre les pics de force requis. Les entraînements directs installés atteignent également une précision nettement supérieure à celle d'un composant purement mécanique, c'est pourquoi LASERVORM a décidé d'utiliser les moteurs linéaires synchrones. « La conception des moteurs a été réalisée en étroite collaboration avec les ingénieurs d'application de HIWIN. Nous faisons confiance à l'expertise de HIWIN », déclare David Müller en repensant à la phase de projet qui s'est déroulée sans heurts.

Lors de la conception, il a fallu tenir compte, entre autres, du lieu d'installation de la machine à portique, avec des différences de température pouvant atteindre 20 °C. LASERVORM et HIWIN ont donc intégré une compensation de longueur, qui doit impérativement être prise en compte en cas de dilatation thermique. «Nous travaillons ici avec une méthodologie typique de palier fixe-palier libre», explique le représentant commercial de HIWIN. «Nous sommes très reconnaissants des échanges toujours très constructifs avec HIWIN», reconnaît David Müller, ingénieur d'études chez LASERVORM. «Outre son service de qualité, HIWIN se distingue également par ses délais de livraison courts», ajoute Thomas Kimme, directeur général de LASERVORM. «Nous avons déjà connu autre chose dans l'histoire de notre entreprise. Dans le domaine de la construction de machines spéciales, de telles performances sont absolument essentielles.»




Une machine spéciale de A à Z
Toujours prêt à relever des défis particuliers, le fabricant de machines laser élargit en permanence son savoir-faire en matière de concepts laser et optiques. «La combinaison du soudage et de la découpe laser a été un véritable défi, surtout dans une structure optique», explique le constructeur Müller.

«Nous avons configuré et construit des composants laser achetés en interne.» Cela a permis de créer deux optiques laser différentes avec des positions focales différentes pour la machine à portique. Un réglage supplémentaire de la mise au point le long de l'axe Z (focusshifter) permet de faire varier le point focal des optiques. Un séparateur de faisceau développé en interne commute la lumière laser entre les deux faisceaux.

Pour l'optique de soudage, on utilise une technique Spinscan LASERVORM développée en interne : elle permet de dévier le faisceau en deux dimensions et de moduler simultanément la puissance, ce qui permet par exemple de combler de grands interstices lors du processus d'assemblage. « La combinaison intégrée de Spinscan et de Focusshifter offre une liberté technologique exceptionnelle pour les applications de soudage », explique David Müller. Elle offre une grande liberté d'action grâce à de faibles surfaces de contact et à des dimensions d'interstices élevées pour les processus d'assemblage exigeants et contribue de manière significative à une connexion uniforme et stable.
Des guidages miniatures de HIWIN sont également utilisés dans l'aiguillage : « Nous avons installé notre guidage miniature avec notre série MG, dont certains modèles ne sont pas plus grands qu'un trombone, afin de positionner l'aiguillage avec précision et répétabilité », ajoute le représentant commercial de HIWIN aux explications de David Müller. De plus, LASERVORM développe et programme lui-même le logiciel de commande de ses installations : « Grâce à une commande centrale, nous assurons une interaction synchrone et harmonieuse dans nos installations. Comme dans un bon orchestre », ajoute Thomas Kimme pour compléter le savoir-faire du spécialiste du laser.

Outre le rapport course/longueur très bien réussi de cette machine, en particulier sur l'axe Y (2120/3000), et la compatibilité des deux procédés de découpe et de soudage au laser, il convient également de souligner le système d'aspiration intégré de grand volume. «Ici, les exigences en matière de pureté des gaz d'échappement filtrés, qui sont contaminés par des particules nocives, sont particulièrement élevées», rapporte David Müller. «Nous avons maintenant une capacité d'aspiration de 10 000 mètres cubes par heure. C'est déjà un chiffre impressionnant.»

Un véritable poids lourd d'une nouvelle dimension que LASERVORM GmbH a installé ici en collaboration avec le spécialiste des technologies d'entraînement HIWIN. Les deux entreprises sont actives dans leur secteur depuis plus de 30 ans et peuvent se prévaloir d'une longue et fructueuse collaboration. «Ce n'était certainement pas le dernier grand projet que nous avons réalisé ensemble», plaisante Thomas Kimme.

www.hiwin.com