W miarę ciągłego przyspieszania globalnej dekarbonizacji i inteligentnej produkcji zwiększają się zdolności produkcyjne w zakresie akumulatorów litowo-jonowych, silników pojazdów elektrycznych, energii słonecznej i wiatrowej. Jednocześnie producenci wymagają wyższych standardów od procesów przygotowania powierzchni: większej precyzji, stabilnej jakości, łatwej automatyzacji i minimalnego wpływu zarówno na podłoże, jak i środowisko.
Konwencjonalne metody, takie jak trawienie chemiczne, obróbka strumieniowo-ścierna i szlifowanie ręczne, pozostają przydatne w niektórych zastosowaniach. Jednakże mogą one również obejmować ścieki chemiczne, media eksploatacyjne, emisję pyłu, niespójne wyniki i ryzyko uszkodzenia przedmiotu obrabianego. W krytycznych operacjach, takich jak spawanie, klejenie i powlekanie, nawet niewielkie ilości oleju, tlenków, pyłu lub pozostałości powłok mogą mieć wpływ na jakość dalszej obróbki.
KINGSLASER zapewniaimpulsowe i ciągłe systemy czyszczenia laserowego-do wytwarzania nowej energii. Wybierając odpowiednią moc lasera, szerokość impulsu, prędkość skanowania, rozmiar plamki i współczynnik nakładania się, czyszczenie laserowe może selektywnie usuwać zanieczyszczenia, warstwy tlenków, farbę i inne powłoki.
Jako proces-bezkontaktowy, czyszczenie laserowe na ogół nie wymaga chemicznych środków czyszczących, zużywa niewiele materiałów eksploatacyjnych i można je zintegrować z robotami, przenośnikami, systemami wizyjnymi i zautomatyzowanymi liniami produkcyjnymi.
1. Czyszczenie laserowe w produkcji akumulatorów
Produkcja baterii wymaga ścisłej kontroli czystości powierzchni i spójności procesu. Olej, tlenki, cząstki i pozostałości powłok na elementach metalowych mogą zmniejszyć niezawodność procesów spawania, powlekania i klejenia.
Czyszczenie laserowe można zastosować na kilku etapach produkcji baterii.
Wstępna obróbka elektrod i folii metalowej
Sprawdzone parametry lasera o niskim-cieplu-można wykorzystać do usuwania zlokalizowanego oleju, tlenków i pozostałości produkcyjnych z folii miedzianej, folii aluminiowej i powiązanych elementów metalowych przed powlekaniem, spawaniem lub klejeniem.
W porównaniu z czyszczeniem chemicznym na mokro, czyszczenie laserowe może zmniejszyć zużycie środków chemicznych i powstawanie odpadów płynnych. Nadaje się również do przetwarzania inline i produkcji zautomatyzowanej.
Ponieważ cienkie folie metalowe są bardzo wrażliwe na ciepło, niezbędne jest badanie próbek. Parametry czyszczenia należy dokładnie sprawdzić, aby zapobiec ablacji, deformacji lub niedopuszczalnym zmianom chropowatości powierzchni.
W przypadku cienkich folii i innych-części wrażliwych na ciepło pulsacyjna laserowa maszyna czyszcząca jest na ogół bardziej odpowiednia niż system-ciągłej-falowej o dużej mocy, ponieważ zapewnia większą kontrolę nad doprowadzanym ciepłem.
Czyszczenie zaczepów akumulatora, szyn zbiorczych i złączy przed spawaniem
Na powierzchniach miedzianych i aluminiowych mogą powstawać warstwy tlenków lub ulegać zanieczyszczeniu podczas przechowywania, przenoszenia i produkcji. Jeśli te zanieczyszczenia nie zostaną usunięte przed spawaniem, mogą przyczynić się do porowatości, odprysków, braku wtopienia, niestabilnej rezystancji elektrycznej i nierównej wytrzymałości złącza.
Czyszczenie laserowe może usunąć warstwy tlenków i zanieczyszczenia z zaczepów akumulatora, szyn zbiorczych, zacisków i złączy przed spawaniem laserowym, zgrzewaniem ultradźwiękowym lub innymi procesami łączenia.
Kontrolowany proces czyszczenia laserowego może pomóc:
- Popraw stabilność procesu spawania;
- Ogranicz defekty spawalnicze związane-z zanieczyszczeniami;
- Popraw spójność rezystancji styku elektrycznego;
- Zwiększ niezawodność połączeń modułu akumulatorowego;
- Wspieraj zautomatyzowaną i identyfikowalną produkcję.
Rzeczywista poprawa zależy od stanu materiału, rodzaju zanieczyszczenia, metody spawania i kontroli produkcji. Dlatego proces powinien zostać zweryfikowany poprzez próbę rozciągania,-analizę przekroju poprzecznego, pomiar rezystancji elektrycznej i dane dotyczące możliwości produkcyjnych.
Aby uzyskać więcej informacji na temat dalszych procesów łączenia, przeczytaj nasz przewodnik poproces spawania laserowego szyn zbiorczych miedzianych i aluminiowych.
Czyszczenie półki na akumulator i obudowy
Aluminiowe półki akumulatorowe, obudowy i elementy konstrukcyjne często wymagają przygotowania powierzchni przed spawaniem, uszczelnianiem, powlekaniem lub klejeniem.
Czyszczenie laserowe można zastosować do:
- Usuwanie oleju i tlenków przed spawaniem;
- Czyszczenie szwów spawalniczych i miejsc-narażonych na działanie ciepła po spawaniu;
- Usuwanie miejscowych pozostałości po spawaniu i przebarwień tlenkowych;
- Czyszczenie otworów na śruby, rowków uszczelniających i obszarów klejenia;
- Przygotowanie powierzchni przed malowaniem lub nałożeniem kleju.
W połączeniu z robotami przemysłowymi i wizją maszynową czyszczenie laserowe może automatycznie podążać za złożonymi geometriami komponentów i leczyć tylko określone obszary. Dzięki temu nadaje się do-masowej produkcji półek na baterie i obudów.
Do precyzyjnego czyszczenia elementów aluminiowych oferuje KINGSLASERMaszyny czyszczące z impulsowym laserem światłowodowym o mocy 200 WIPulsacyjne systemy czyszczenia laserowego o mocy 300Wktóre można również zintegrować ze sprzętem robotycznym.
Naprawa akumulatorów i wstępna obróbka recyklingowa
Technologia laserowa może także wspierać wybrane procesy naprawy i recyklingu akumulatorów.
Po bezpiecznym rozładowaniu, zdemontowaniu i ocenie akumulatora można zastosować obróbkę laserową w celu usunięcia miejscowych powłok obudowy, etykiet, resztek kleju, uszczelniaczy lub materiałów wokół połączeń spawanych. Może to pomóc w późniejszym demontażu, sortowaniu i odzyskiwaniu materiałów.
Jednakże proces należy opracować w zależności od konkretnego typu ogniwa, składu powłoki, materiału obudowy i metody recyklingu. Czyszczenie laserowe nie zastępuje wymaganych procedur bezpieczeństwa podczas postępowania z uszkodzonymi lub-bateriiami, które skończyły się-.
2. Czyszczenie laserowe silników typu Hairpin i podzespołów silników elektrycznych
Zastosowanie platform EV 800 V i silników z uzwojeniem typu spinka do włosów zwiększyło zapotrzebowanie na precyzyjną obróbkę emaliowanych drutów miedzianych, stojanów, wirników, magnesów i obudów silników.
Tradycyjne usuwanie chemiczne wymaga ostrożnego zarządzania środkami chemicznymi i pozostałościami. Mechaniczne usuwanie izolacji może zarysować, odkształcić lub zmniejszyć dokładność wymiarową przewodu miedzianego.
Obróbka laserowa stanowi kontrolowaną alternatywę dla kilku zastosowań w produkcji silników.
Laserowe usuwanie izolacji z drutu spinki do włosów
Przed spawaniem lub podłączeniem elektrycznym należy całkowicie i konsekwentnie usunąć emalię izolacyjną na końcu każdego drutu spinkowego.
Stripping laserowy może zapewnić:
- Precyzyjnie kontrolowana długość odizolowania;
- Selektywne usuwanie warstwy izolacyjnej;
- Minimalne naprężenia mechaniczne na przewodzie miedzianym;
- Spójne wyniki dla zautomatyzowanej produkcji;
- Łatwa integracja z liniami-formowania drutu i spawania.
Szybkość przetwarzania zależy od składu chemicznego izolacji, grubości powłoki, wymiarów przewodnika i wymaganego poziomu pozostałości.
Kontrolując energię impulsu, ścieżkę skanowania, położenie ogniska i usuwanie-warstwy-po warstwie, można zminimalizować wpływ termiczny na miedziane podłoże. Przed masową produkcją producenci powinni sprawdzić wymiary przewodnika, rezystancję elektryczną, pozostałości powierzchniowe, wytrzymałość spoiny i granice izolacji.
KINGSLASERpulsacyjne systemy czyszczenia laserowegosą dostępne w różnych konfiguracjach mocy i energii-impulsowej do zastosowań związanych z precyzyjnym powlekaniem i usuwaniem tlenków.
Usuwanie powłoki stojana i wirnika
Czyszczenie laserowe może selektywnie usunąć powłoki izolacyjne z wyznaczonych obszarów stojanów i wirników, zachowując otaczające obszary w nienaruszonym stanie.
Obszar przetwarzania można precyzyjnie kontrolować za pomocą oprogramowania i zautomatyzowanych systemów ruchu. Zmniejsza to ryzyko niekontrolowanego usunięcia mechanicznego i pomaga utrzymać stałą jakość produkcji.
W przypadku laminowanych elementów ze stali elektrotechnicznej parametry muszą być starannie opracowane, aby zapobiec uszkodzeniu podłoża lub niepożądanemu usunięciu izolacji pomiędzy warstwami.
Magnes i wiązanie-Przygotowanie powierzchni
Olej, rdza, kurz i pozostałości produkcyjne na magnesach, wałach, obudowach i obszarach łączenia mogą zmniejszyć siłę klejenia.
Czyszczenie laserowe może przygotować te powierzchnie przed klejeniem poprzez usunięcie zanieczyszczeń i, w razie potrzeby, modyfikację stanu powierzchni. Czysta i spójna powierzchnia klejenia pomaga poprawić niezawodność połączenia i-długoterminową stabilność zespołów silnika.
Czyszczenie obudowy silnika
Czyszczenie laserowe można również stosować na obudowach silników przed spawaniem, klejeniem, uszczelnianiem, powlekaniem lub naprawą.
Zrobotyzowane systemy laserowe mogą automatycznie przetwarzać określone szwy spawalnicze, powierzchnie uszczelniające i obszary klejenia-, zachowując przy tym stałą ścieżkę czyszczenia i czas cyklu.
3. Czyszczenie laserowe w przemyśle fotowoltaicznym
W branży fotowoltaicznej czyszczenie laserowe jest szczególnie przydatne w zatwierdzonych procesach produkcyjnych,-konserwacji sprzętu i recyklingu.
Typowe zastosowania obejmują:
- Usuwanie oleju, tlenków i pozostałości z metalowych ram;
- Czyszczenie elementów spawanych przed połączeniem lub powlekaniem;
- Przygotowanie lokalnych obszarów klejenia i uszczelniania;
- Czyszczenie narzędzi produkcyjnych, osprzętu i sprzętu;
- Selektywne usuwanie powłok lub uszczelniaczy podczas recyklingu modułów;
- Wspieranie demontażu-wycofanych-elementów instalacji fotowoltaicznych.
Czyszczenie sprzętu i urządzeń do produkcji energii słonecznej
Pozostałości klejów, powłok, materiałów procesowych i utleniania mogą gromadzić się na sprzęcie produkcyjnym, osprzęcie i elementach metalowych.
Czyszczenie laserowe może usunąć te osady bez wprowadzania wody lub chemicznych środków czyszczących do obszaru produkcyjnego. Zautomatyzowane systemy laserowe można również zintegrować z procesami konserwacji lub produkcji.
W przypadku małych osprzętu, wrażliwych komponentów i zlokalizowanych pozostałości, aprzenośna, pulsacyjna maszyna do czyszczenia laserowegozapewnia elastyczną opcję konserwacji fabrycznej.
Recykling modułów słonecznych
Podczas recyklingu-wycofanych-modułów fotowoltaicznych można zastosować obróbkę laserową w celu selektywnego usunięcia niektórych powłok, uszczelniaczy, klejów lub materiałów warstwy spodniej.
Celem jest wspieranie separacji materiałów i poprawa wydajności dalszych procesów odzyskiwania. Ponieważ struktury modułów i skład materiałów są różne, każde zastosowanie wymaga próbnych testów i walidacji procesu.
Ważne uwagi dotyczące obsługi modułów fotowoltaicznych
Do rutynowego usuwania kurzu, gleby lub ptasich odchodów z działających modułów fotowoltaicznych zazwyczaj częściej stosuje się systemy-na bazie wody, miękkie szczotki i specjalistyczne roboty czyszczące.
Każdy proponowany proces czyszczenia laserowego należy dokładnie przetestować pod kątem szkła nakrywkowego,-powłoki antyrefleksyjnej, kapsułki i występujących zanieczyszczeń. Bez odpowiedniej walidacji i monitorowania nadmierna energia lasera może uszkodzić powłokę, spowodować miejscowe naprężenia termiczne lub obniżyć parametry optyczne.
Z tego powodu czyszczenia laserowego nie należy stosować bezpośrednio przy działających modułach fotowoltaicznych bez sprawdzenia materiału i zweryfikowanego okna procesowego.
4. Czyszczenie laserowe w produkcji i konserwacji energii wiatrowej
Wieże turbin wiatrowych, piasty, konstrukcje gondoli, kołnierze i niektóre miejsca naprawy łopat wymagają usunięcia rdzy, usunięcia farby,-czyszczenia wstępnego przed spawami i przygotowania powierzchni-do klejenia.
Ręczne i zrobotyzowane systemy czyszczenia laserowego mogą być wykorzystywane do:
- Miejscowe usuwanie rdzy i farby z sekcji wieży;
- Czyszczenie szwów spawalniczych przed spawaniem lub naprawą;
- Usuwanie powłok z obszarów inspekcji i konserwacji;
- Czyszczenie powierzchni kołnierzy, połączeń śrubowych i powierzchni uszczelniających;
- Przygotowanie miejscowych powierzchni przed ponownym malowaniem;
- Usuwanie resztek kleju lub powłoki podczas naprawy ostrza;
- Czyszczenie części metalowych podczas konserwacji turbiny wiatrowej.
Czyszczenie wieży turbiny wiatrowej
Duże sekcje wież turbin wiatrowych są zwykle poddawane obróbce strumieniowo-ściernej lub metodami mechanicznymi. Czyszczenie laserowe może być szczególnie przydatne w przypadku miejscowych napraw, szwów spawalniczych, powierzchni kołnierzy i miejsc, w których należy zminimalizować obecność mediów ściernych.
A przenośna maszyna do czyszczenia laserowegonadaje się do konserwacji miejscowej, natomiast aLaserowa maszyna czyszcząca o mocy 3000 W z ciągłą-faląmoże zapewnić wyższą wydajność usuwania dużych elementów stalowych.
Do wymagających zastosowań-na dużych obszarach firma KINGSLASER oferuje równieżMaszyna czyszcząca laserem światłowodowym CW o mocy 6000 Wo maksymalnej szerokości skanowania do 500 mm.
W przypadku dużych obszarów z grubą farbą lub silną korozją producenci powinni porównać szybkość usuwania, zużycie energii, wymagania dotyczące ekstrakcji, warunki na miejscu i całkowite koszty operacyjne z konwencjonalnymi metodami śrutowania.
Naprawa łopatek turbin wiatrowych
Łopaty turbin wiatrowych są produkowane z materiałów kompozytowych, które mogą być wrażliwe na ciepło i nadmierny pobór energii.
Można rozważyć obróbkę laserową w celu miejscowego usunięcia powłoki lub kleju podczas naprawy, ale parametry muszą zostać zweryfikowane dla konkretnej struktury kompozytowej. Wymagane jest badanie próbek, aby upewnić się, że włókna, układ żywicy i znajdujący się pod spodem laminat nie są uszkodzone.
5. Korzyści z czyszczenia laserowego w produkcji nowej energii
Mniejsze zużycie środków chemicznych i materiałów eksploatacyjnych
Czyszczenie laserowe na ogół nie wymaga kwasów, zasad ani rozpuszczalników organicznych. Może to zmniejszyć wymagania dotyczące zakupu, przechowywania, obsługi i utylizacji związane z chemicznymi środkami czyszczącymi.
W przeciwieństwie do obróbki strumieniowo-ściernej, czyszczenie laserowe nie wymaga ciągłego dostarczania środka ściernego.
Jednak usunięte zanieczyszczenia nie znikają tak po prostu. Należy zainstalować odpowiednie systemy odprowadzania, filtrowania i zbierania oparów, zgodnie ze składem zanieczyszczeń, danymi dotyczącymi bezpieczeństwa materiałów i lokalnymi przepisami.
Precyzyjne i kontrolowane przetwarzanie
Parametry lasera i ścieżki skanowania można dostosować do podłoża i warstwy zanieczyszczeń. Dzięki temu możliwa jest obróbka wybranych obszarów bez mechanicznego kontaktu z obrabianym przedmiotem.
Proces ten jest szczególnie przydatny w przypadku:
- Miejscowe usuwanie tlenków;
- Precyzyjne usuwanie farb i powłok;
- Przygotowanie powierzchni przed-spawaniem;
- Preparat do klejenia-;
- Czyszczenie elementów o złożonej geometrii;
- Zastosowania wymagające powtarzalnych granic obróbki.
W przypadku wrażliwych materiałów, takich jak folia aluminiowa, cienkie przewodniki miedziane, komponenty powlekane i kompozyty, kluczowe znaczenie mają wcześniejsze testy i weryfikacja okna-procesu.
Łatwa integracja z zautomatyzowanymi liniami produkcyjnymi
Urządzenia do czyszczenia laserowego można zintegrować z:
- roboty przemysłowe;
- systemy sterowania PLC;
- Przenośniki i linie przesyłowe;
- Systemy widzenia maszynowego i pozycjonowania;
- Możliwość śledzenia kodów kreskowych i QR;
- Systemy odciągu oparów;
- Systemy realizacji produkcji.
Parametry procesu dla różnych produktów można przechowywać w postaci receptur. Operatorzy mogą wybrać odpowiedni program podczas zmiany produktu, skracając czas dostosowywania i poprawiając spójność produkcji.
Spójne i identyfikowalne wyniki
W porównaniu z ręcznym szlifowaniem lub szczotkowaniem, automatyczne czyszczenie laserowe zapewnia większą kontrolę nad parametrami przetwarzania, ścieżkami czyszczenia i czasami cykli.
Dane produkcyjne można również rejestrować i łączyć z poszczególnymi przedmiotami, zapewniając identyfikowalność w celu kontroli jakości i doskonalenia procesów.
6. Typy maszyn do czyszczenia laserowego i dobór mocy
KINGSLASER oferuje różne konfiguracje czyszczenia laserowego do precyzyjnego przetwarzania, konserwacji przemysłowej i zautomatyzowanej produkcji.
Pulsacyjne systemy czyszczenia laserowego o mocy 100–500 W
Pulsacyjne laserowe maszyny czyszczące nadają się do:
- Precyzyjne usuwanie tlenków;
- Czyszczenie oleju i pozostałości;
- Usuwanie izolacji z drutu spinki do włosów;
- Miejscowe usuwanie powłoki;
- Czyszczenie form i narzędzi;
- Komponenty-wrażliwe na ciepło;
- Zastosowania wymagające większej kontroli wpływu podłoża.
Do precyzyjnych zastosowań przenośnych maszyna czyszcząca z pulsacyjnym laserem światłowodowym o mocy 200 W łączy-chłodzone powietrzem źródło lasera z lekką, ręczną głowicą czyszczącą.
Systemy czyszczenia laserowego z ciągłą-falą o mocy 1 000–6 000 W
Laserowe maszyny czyszczące-z ciągłą falą nadają się do:
- Usuwanie rdzy-z dużych powierzchni;
- Usuwanie farb i powłok;
- Czyszczenie półki akumulatorowej, jeśli pozwala na to podłoże i proces;
- Konserwacja konstrukcji stalowych;
- Czyszczenie wież turbin wiatrowych;
- Zastosowania wymagające dużej-szybkości usuwania materiału.
Ręczne systemy czyszczenia laserowego
Systemy ręczne nadają się do:
- Elastyczna produkcja;
- Wiele typów detali;
- Naprawa i konserwacja;
- Przetwarzanie małych-wsadów;
- Sprzątanie na miejscu-;
- Komponenty, które trudno załadować na stałą stację roboczą.
Zautomatyzowane stanowiska do czyszczenia laserowego
Zautomatyzowane systemy nadają się do:
- Produkcja-na dużą skalę;
- Stałe i powtarzalne detale;
- Krótkie i spójne czasy cykli;
- Robotyczna kontrola ścieżki;
- Przetwarzanie-kierowane wizją;
- Rejestrowanie i identyfikowalność danych produkcyjnych.
Sama moc lasera nie decyduje o wyborze odpowiedniego sprzętu. Należy wziąć pod uwagę rodzaj i grubość zanieczyszczeń, materiał podłoża, szerokość czyszczenia, wymaganą jakość powierzchni, czas cyklu produkcyjnego, wymagania bezpieczeństwa i poziom automatyzacji.
Szczegółowe porównanie systemów z falą-impulsową i ciągłą można znaleźć w naszym Przewodniku dla kupujących maszyny do czyszczenia laserowego.
7. Jak wybrać odpowiednie rozwiązanie do czyszczenia laserowego
Przed wyborem laserowej maszyny czyszczącej producenci powinni podać następujące informacje:
- Materiał przedmiotu obrabianego, wymiary i stan powierzchni;
- Rodzaj oleju, tlenku, farby, izolacji, kleju lub pozostałości do usunięcia;
- Grubość i konsystencja warstwy zanieczyszczeń;
- Wymagana czystość, chropowatość powierzchni i dopuszczalne pozostałości;
- Efektywna powierzchnia czyszczenia i szerokość czyszczenia;
- Docelowy czas cyklu i dzienna wielkość produkcji;
- Wymagania dotyczące produkcji ręcznej, pół-automatycznej lub w pełni zautomatyzowanej;
- Wymagania dotyczące robotów, systemów wizyjnych, przenośników i integracji MES;
- Wymagania dotyczące usuwania i filtrowania oparów;
- Przykładowe-procedury testowania i standardy akceptacji.
Testowanie próbek jest jednym z najważniejszych etapów opracowywania procesu czyszczenia laserowego. Pomaga określić odpowiedni typ lasera, poziom mocy, parametry skanowania, prędkość przetwarzania i konfigurację automatyki.
Jeśli nadal porównujesz poziomy mocy i konfiguracje maszyn, zapoznaj się z odpowiedziami w naszym przewodniku18 częstych pytań dotyczących wyboru laserowej maszyny czyszczącej.
Wniosek
Od złączy akumulatorów i aluminiowych tac po silniki typu hairpin, sprzęt do produkcji energii słonecznej i konstrukcje turbin wiatrowych, czyszczenie laserowe staje się ważną technologią przygotowania powierzchni dla nowego przemysłu energetycznego.
Nie zastępuje każdej konwencjonalnej metody czyszczenia. Oferuje jednak wyraźne zalety w zastosowaniach wymagających lokalnej precyzji, zmniejszonego użycia środków chemicznych, zautomatyzowanego przetwarzania i stałej jakości.
KINGSLASER zapewnialaserowe maszyny czyszczące, systemy ręczne, zrobotyzowane rozwiązania czyszczące i dostosowane do potrzeb zautomatyzowane stacje robocze.
W oparciu o materiał przedmiotu obrabianego, warstwę zanieczyszczeń, cykl produkcyjny i wymagania dotyczące automatyzacji, nasz zespół techniczny może zapewnić:
- Przykładowe testy czyszczenia;
- Opracowanie parametrów procesu;
- Dobór źródła lasera i sprzętu;
- Integracja robota i linii produkcyjnej-;
- Konfiguracja odprowadzania dymu;
- Indywidualne stanowiska do czyszczenia laserowego.
Skontaktuj się z KINGSLASEREMi prześlij nam zdjęcia obrabianego przedmiotu, informacje o materiale, typ i grubość zanieczyszczenia, wymagany wynik czyszczenia oraz docelową zdolność produkcyjną. Nasz zespół techniczny oceni Twoje zastosowanie i zaleci odpowiednie rozwiązanie do czyszczenia laserowego.