Traçabilité des moulages sous pression grâce à la gravure au laser

Les codes de gravure au laser directement dans la pièce moulée resteront lisibles pendant le traitement thermique ou le processus de grenaillage.

Assurance qualité Traçabilité des moulages sous pression grâce à la gravure au laser

Auteur / Editeur : Alex Fraser / Nicole Kareta

Dans les composants critiques, l’assurance qualité et la traçabilité vont de pair. Si une pièce tombe en panne, les fabricants doivent être en mesure de la retracer jusqu’à ses origines. Étant donné qu’un véhicule moyen sur la route aujourd’hui peut contenir jusqu’à 600 livres de pièces moulées, la traçabilité est d’une importance vitale dans le secteur automobile.

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Les codes de gravure au laser directement dans la pièce moulée resteront lisibles pendant le traitement thermique ou le processus de grenaillage.
Les codes de gravure au laser directement dans la pièce moulée resteront lisibles pendant le traitement thermique ou le processus de grenaillage.

(Source : Laserax)

Aujourd’hui, la production accrue de véhicules hybrides et électriques (VE) a deux exigences clés qui ont un impact sur l’industrie du moulage sous pression : des pièces plus légères pour étendre la gamme des véhicules électriques et une traçabilité complète des pièces moulées sous pression de grande valeur.

En plus du moulage sous pression conventionnel à haute pression, il existe également une utilisation accrue du moulage sous pression structurel pour produire de grands composants de corps. Tesla a récemment annoncé son intention d’utiliser une machine de moulage sous pression géante pour combiner les processus et produire une seule pièce moulée sous pression au lieu de couler 70 pièces individuelles. Cela créerait presque toute la section arrière en une seule pièce et réduirait les coûts de production.

Quel que soit le nombre de pièces utilisées ou la façon dont les composants sont fabriqués, les équipementiers automobiles continueront d’exiger une traçabilité complète pour les pièces moulées de grande valeur telles que les unités d’entraînement EV, les plateaux de batterie, les composants de carrosserie et de châssis et les tours d’amortisseur.

Conformité OEM

Les fondeurs sous pression devront se conformer aux nouvelles exigences s’ils souhaitent fournir des pièces moulées aux fabricants de véhicules électriques. Les fabricants de véhicules électriques exigent qu’aucun code défectueux ne parvienne à l’utilisateur final et que 100 % des pièces moulées sous pression soient traçables jusqu’à l’origine exacte des défauts pour éviter d’avoir à faire des rappels à grande échelle et coûteux. La gravure au laser au niveau de la cellule de moulage sous pression est le moyen le plus efficace d’accomplir la traçabilité d’une pièce.

Comme vous le savez, la traçabilité n’est pas un processus simple. Par exemple, comme les pièces moulées structurelles sous pression sont traitées thermiquement pour améliorer la ductilité et la résistance, le traitement thermique peut compromettre la traçabilité en rendant les codes illisibles. Les pièces moulées telles que les moteurs EV sont souvent grenaillées pour améliorer la finition de surface. Cela peut également causer des problèmes de lisibilité du code.

La solution? Codes de gravure laser directement dans le moulage qui restera lisible pendant le traitement thermique ou le processus de grenaillage.

Dans le processus développé par Fraunhofer IFAM, un code QR métallique est versé à des fins d'identification, qui est imprimé à l'avance au moyen de la fabrication additive et peut être utilisé pour tous les alliages de coulée.

Gravure laser : la solution pour une traçabilité complète

En gravant en profondeur des marquages ​​directement sur la pièce moulée, ils peuvent être à la fois résistants au grenaillage et au traitement thermique.

Ce procédé offre une traçabilité complète à chaque étape du processus de grenaillage et de traitement thermique et produit des marquages ​​lisibles.

Comment fonctionne la gravure laser résistante au grenaillage

Lorsque des pièces moulées telles que les unités d’entraînement EV sont traitées avec un post-traitement grenaillé, les codes et les caractères alphanumériques sont généralement effacés. Un processus unique de marquage laser résistant au grenaillage résout ce problème avec des codes qui restent lisibles après le grenaillage.
Une chose importante est d’avoir la bonne taille de cellule : trop petite et les cellules sont obstruées par le tir ; trop grand et le plan rentre et efface le contraste. La clé est de séparer chaque cellule les unes des autres en gardant un mur entre elles. Le processus laser de gravure peut facilement être adapté pour s’adapter à la taille du média de sablage.

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Comment fonctionne le marquage laser résistant au traitement thermique

Les fabricants de véhicules électriques exigent souvent que ces pièces soient traitées thermiquement pour répondre aux exigences de résistance et de ductilité, de sorte que les codes doivent maintenir la traçabilité tout au long du traitement thermique. Lorsqu’une pièce a été traitée thermiquement, elle subit une dilatation thermique avant de retrouver sa forme et ses dimensions normales. En conséquence, les identifiants situés sur la surface de la pièce perdront généralement leur lisibilité. Le marquage laser peut contrer cet effet en augmentant la taille de la cellule et du code de l’identifiant.

Comment intégrer la technologie laser dans la cellule moulée sous pression

L’intégration d’un laser directement dans une cellule moulée sous pression peut être un défi technique complexe. Tu dois:

  • Minimiser l’impact sur le temps de cycle

Les fissures, les points d'impact, les évents et les défauts tels que la porosité sont généralement difficiles à définir.

Minimiser l’impact sur le temps de cycle

Les temps de cycle varient considérablement en fonction de la taille de la coulée. Plus un moulage est grand, plus le temps disponible pour l’opération de marquage laser est long. L’utilisation d’un laser à grande vitesse réduira le temps nécessaire pour graver les marquages ​​dans les composants, mais il existe également d’autres moyens de réduire le temps de cycle pendant l’intégration. Par exemple, la technologie laser s’intègre bien avec le type de robots qui sont généralement installés dans des cellules moulées sous pression.

L’intégration peut inclure :

  • S’il y a suffisamment de temps d’inactivité du robot, le robot peut simplement tenir la pièce pendant le marquage laser.
  • Si le temps d’inactivité du robot est court, il peut déposer la pièce dans une table rotative à deux positions. Cela permet d’effectuer le marquage laser en temps masqué. Dans ce cas, la pièce serait marquée pendant que le robot chargerait la pièce suivante.
  • Le robot pourrait déposer la pièce dans une machine pour terminer le marquage laser pendant qu’il effectue d’autres tâches ou coule la pièce suivante.

Dans l'industrie du moulage sous pression, la conception du produit d'une pièce de moulage sous pression joue un rôle essentiel dans la qualité du produit final.

Minimiser l’entretien

Le bon équipement de technologie laser réduira la maintenance au minimum. Cela permet au fondeur sous pression de maximiser le temps de fonctionnement et de minimiser les temps d’arrêt dans la cellule de moulage sous pression.

Couteau à air (souffleur)

La poussière peut causer toutes sortes de problèmes dans le processus de marquage. La poussière s’accumule sur la lentille pendant le processus laser et doit être éliminée régulièrement. Sinon, il peut bloquer la ligne de visée dont le laser a besoin pour terminer le travail. Étant donné que cela nécessite une intervention manuelle, vous envisagez des temps d’arrêt pour la maintenance. Une lame d’air, également connue sous le nom de souffleur, élimine la poussière de l’objectif et permet à votre opération de fonctionner plus facilement.

Tête laser

Étant donné que la tête laser doit être positionnée dans la cellule moulée sous pression pour marquer les composants, elle est exposée à des environnements difficiles. Pour s’assurer qu’il est étanche à la poussière et aux liquides qu’il peut rencontrer pendant le processus, il doit avoir un indice de protection IP67 minimum.

Armoire électrique

L’utilisation d’une armoire électrique enfermera la plupart des équipements laser à l’exception de la tête. Cela protège le fonctionnement interne des environnements difficiles. Étant donné que l’armoire peut être située à l’extérieur de la cellule moulée sous pression, elle n’est pas exposée au même environnement hostile que la tête laser, de sorte qu’un indice de protection IP54 est suffisant pour la protection.

Présentation du webinaire : SLM

Système de mise au point automatique

Dans la plupart des cas, le système laser doit être équipé d’un système de mise au point automatique car les moulages ne sont pas toujours placés avec précision. Un système de mise au point automatique peut détecter la position du moulage à l’aide de caméras et ajuster le processus laser ou la position de la tête laser en conséquence. Ainsi, les variations de positionnement des pièces sont gérées automatiquement par le laser sans intervention.

Surveillance de la qualité

Un lecteur de codes-barres pour vérifier la gravure au laser est un excellent moyen de contrôler la qualité. Si, pour une raison quelconque, la qualité des marquages ​​diminue, cela indique que quelque chose ne fonctionne pas correctement pendant le processus de marquage. Par exemple, la lame d’air peut avoir cessé de fonctionner, ce qui permet à la poussière de s’accumuler sur la lentille. Les vérifications de codes-barres peuvent également vous aider à savoir quand la maintenance de l’équipement est nécessaire.

Le changement technologique dans l'industrie automobile s'éloignant du moteur à combustion et vers des entraînements électrifiés et autres entraînements alternatifs a également un impact sur l'industrie du moulage sous pression.

Assurer la sécurité des travailleurs

Le physicien américain Gordon Gould a d’abord utilisé l’acronyme laser pour décrire « l’amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement ». Bien que les lasers de bas niveau soient sûrs, plus la classe laser est élevée, plus il y a de risques de problèmes de sécurité.
Un boîtier laser de classe 1 offre l’assurance que le faisceau laser est correctement enfermé et qu’aucun dommage ne peut être causé à vos travailleurs ou à votre environnement de travail. Pour vous assurer que vous respectez les normes internationales pour les lasers de classe 1, un boîtier de classe 1 doit être utilisé. Cela permet aux employés de travailler à proximité de la machine de marquage laser sans avoir besoin d’équipement de protection individuelle (EPI).

Produire une traçabilité cohérente et complète

Le grenaillage est un traitement hautement abrasif qui compromet la traçabilité. Les traitements thermiques entraînent naturellement une dilatation thermique qui peut rendre les marquages ​​difficiles à lire. La technologie de marquage laser a désormais évolué pour répondre aux exigences de traçabilité complète avec des gravures résistantes au grenaillage, et elle peut également être intégrée sans impacter les opérations des cellules moulées sous pression. Cela fournit une solution solide pour les fondeurs sous pression qui doivent se conformer à une exigence de traçabilité complète avant de pouvoir postuler aux programmes OEM automobiles.

(Réf : 47456818)