Wyzwania

Produkcja samochodów znajduje się w trakcie przełomu technologicznego, obowiązuje zasada: im mniej elementów potrzebuje pojazd, tym wydajniejsza jest jego produkcja. „Ze względu na większe elementy możemy produkować wydajniej i skrócić czas montażu”, wyjaśnia Miguel Angel Ferrandez, dyrektor R&D BIW. „Ponadto można zmniejszyć masę pojazdu i zwiększyć bezpieczeństwo”. Dzięki rodzinie produktów Ges-Gigastamping® firma Gestamp wykonuje tu pionierską pracę. Chodzi o wielkoformatowe komponenty strukturalne, które powstają w procesie tłoczenia na gorąco ze stali o wysokiej wytrzymałości. Jednak spawanie ich laserem w sposób niezawodny w procesie przemysłowym stanowiło wyzwanie, jak twierdzi Ferrandez: „Stale utwardzane tłoczeniem są pokryte powłoką aluminiowo-krzemową (AlSi), która chroni elementy przed korozją. W przypadku tradycyjnego spawania punktowego nie ma to znaczenia. Jednak na początku spawanie laserowe było dla nas nie lada wyzwaniem”. Problem polegał na tym, że nie udało się uzyskać jednorodnego połączenia tych dwóch różnych materiałów w obrębie spoiny. Zamiast tego powstają  fazy międzymetaliczne i ferryt alfa, składniki mikrostruktury, które mają negatywny wpływ na jakość spoiny oraz wynikające z niej właściwości mechaniczne elementu – tak stwierdził Nicolai Speker, kierownik ds. rozwoju zastosowań w firmie TRUMPF.

Rozwiązania

Na podstawie opracowanej przez firmę Gestamp innowacji spawania laserowego G-Weld, firma Trumpf zabrała się do pracy. Technologia G-Weld® została opracowana przez firmę Gestamp, aby zastąpić tradycyjne spawanie punktowe w przykrojach Patch i Overlap. Spoina w kształcie litery G umożliwia do pięciu razy szybsze spawanie oraz znacząco poprawia wydajność i jakość produkcji. „Ten zysk czasu szybko zostałby zaprzepaszczony, gdybyśmy musieli usuwać powłokę aluminiowo-krzemową przed spawaniem laserem we wcześniejszym procesie ” – wyjaśnia Ferrandez. Rozwiązanie: formowanie wiązki – w przypadku Gestamp za pomocą opcji Multifokus.  Promień lasera jest dzielony na cztery pojedyncze promienie, każdy z tą samą intensywnością. Wszystkie cztery promienie częściowe posiadają promień rdzeniowy i pierścieniowy. „Dzięki temu, że na jeziorko spawalnicze oddziałuje nie jeden, ale aż cztery promienie, uzyskuje się jednorodne wymieszanie obu materiałów. W ten sposób można zapobiec powstawaniu niepożądanych stanów mikrostruktury ” – wyjaśnia Marc Hummel, Global Business Development Manager w dziale aplikacji mobilnych w firmie TRUMPF. „Dodatkowa energia promienia pierścieniowego zapobiega ponadto powstawaniu rozprysków”. Efekt: wytrzymała spoina, która spełnia nawet wysokie wymagania testów zderzeniowych obowiązujące w przemyśle motoryzacyjnym. 

Realizacja

W fazie rozwojowej eksperci TRUMPF pracowali najpierw z tworzywami udostępnionymi przez firmę Gestamp. W dalszym przebiegu zastosowano prawdziwe elementy, a w końcu całe karoserie, które poddano realnym testom zderzeniowym. „Praca opłaciła się” – stwierdził Ferrandez, podsumowując: „Nowa strategia spawania oferuje od razu kilka korzyści. Z jednej strony oszczędzamy koszty produkcji i wyposażenia – czyli roboty montażowe i uproszczony montaż zmniejszają złożoność w produkcji końcowej. Dodatkowo dzięki większym prędkościom spawania zwiększamy naszą produktywność w połączeniu z udoskonaloną jakością spoiny”. A ponadto jest jeszcze jednak zaleta: laser oferuje nie tylko lepszą dostępność, ale dzięki możliwości spawania jednostronnego dodatkową zaletą jest tzw. „powierzchnia półwidoczna”. Spoina jest trudna do zauważenia od dołu elementu i może zostać pomalowana. Przed zastosowaniem nowego procesu w firmie Gestamp wprowadzono fazę walidacji. „Po zakończeniu wewnętrznej walidacji” – mówi Ferrandez – „rozwijamy technologię we wszystkich naszych zakładach”.

Perspektywy

„Istnieje rosnące zapotrzebowanie na prostszą i bardziej konkurencyjną metodę obróbki” – wyjaśnia Miguel Angel Fernandez i uzupełnia. „W szczególności produkty naszej rodziny Ges-Gigastamping® wymagają precyzyjnego, szybkiego łączenia bez wad bez widocznych punktów połączeń. Nasza nowa metoda spawania otwiera zupełnie nowe możliwości i ma potencjał, by zasadniczo zmienić proces konstrukcji i produkcji elementów”. 

Stan: 10.03.2026