Designové trendy se již po desetiletí promítají do modelových řad automobilů všech značek. Nápady designérů však mnohdy narážely a narážejí na finanční nebo technologické limity proveditelnosti. Společnost LASCAM systems však tyto limity neustále posouvá a přichází s inovativními řešeními. Jako například při výrobě hliníkových disků kol.
Technologie 3D selektivního odstraňování lakovaných vrstev posouvá limity v automotive při výrobě disků kol
Na kvalitních hliníkových kolech se zajímavým designovým motivem si zakládá nejeden zákazník. Na jejich vizuální stránku se proto soustředí všichni výrobci aut a snaží se poskytnout co nejširší paletu motivů a barevných kombinací. Výroba takových kol se standardně provádí složitým a relativně dlouhým mechanickým obráběním na CNC strojích. Hledali jsme proto způsob, jak tento proces nejen urychlit a zlevnit, ale také rozšířit jeho použití i na plochy, které nejsou uzpůsobené mechanickému obrábění. Nasazení naší laserové technologie 3D selektivního odstraňování lakovaných vrstev, někdy také označované jako 3D selektivní decoating, přináší vysokou variabilitu a splňuje ty nejvyšší nároky na kvalitu. Zároveň šetří výrobní materiál, jelikož odstraňuje potřebu tvorby vystouplých ploch na disku, které jsou následně odfrézovány CNC strojem, a zlepšuje aerodynamiku celého kola. Jak to celé funguje?
Proces odstraňování laku
Každý hliníkový disk je opatřen několika vrstvami laku. Ta spodní, polyesterový tvrzený čirý lak (clearcoat), je měkký základní lak chránící slitinu kola a tvořící podklad pro nanášenou barvu. Na tuto základní vrstvu je nastříkána příslušná barva, která je následně ještě překryta tvrdým ochranným akrylovým bezbarvým lakem. Technologie laserového 3D selektivního decoatingu vstupuje do procesu lakování kola před nástřikem ochranného akrylového laku. Provede částečné odebrání barvy v řádu desítek µm (20-35 µm) přičemž zachovává základní vrstvu laku funkčně i vizuálně nepoškozenou. Teprve po vykreslení požadovaného designu v požadované kvalitě je nanesen akrylový bezbarvý lak, který kolo a barvy chrání před vnějšími povětrnostními a mechanickými vlivy.
Rychlost realizace jednoho výrobního cyklu v požadovaném designu závisí do značné míry i na barvě, kterou odstraňujeme. Jednotlivé barevné odstíny mají odlišné složení a tím i vlastnosti, což klade další nároky na celý instalovaný systém a vyžaduje to individuální parametrizaci procesu z důvodu různé absorpce a jiných fyzikálních aspektů. Nejrychlejší bývá proces zpravidla na černé barvě (benchmark), naopak u exotických barev jako je modrá nebo stříbrná metalíza je hranice mezi selektivním odstraněním barvy a poškozením základního laku chránícího slitinu kola velmi malá, a proto musí být celý proces vždy precizně odladěn našimi specialisty.
Charakteristické aspekty pro 3D selektivní odstraňování lakovaných vrstev
Naše unikátní laserová 3D technologie využívá několika zásadních rozdílů oproti doposud známým řešením. Prvním rozdílem je vysoký výkon laseru. Obvykle jsou využívány lasery o nízkých výkonech (10-200 W). Ne však v našem případě. Abychom byli schopni kolo opracovat co nejrychleji a v požadované kvalitě, je nutné mít nastavenou dostatečně velkou popisovou plochu a správnou fokusační vzdálenost laseru, který vytvoří optimální laserový spot (cca 1 mm). K tomu je však potřeba vysoký průměrný výkon laseru a velká energie v pulzu pro dosažení dostatečné intenzity paprsku. Pohybujeme se tedy v řádu vyšších stovek wattů až jednotek kilowattů průměrného výkonu
Velké zorné pole je druhým významným aspektem a obrovskou výhodou námi navržené instalace. Právě tato schopnost obsáhnout předměty do velikosti až 600×600×60 mm, při zanedbatelné prostorové odchylce na krajích pracovního pole, nachází obrovské uplatnění v automobilovém průmyslu pro opracování lakovaných hliníkových kol.
Zásadním vylepšením procesu je však využití kamerového systému s optickým vyhodnocením ve spojení s neuronovými sítěmi, který automaticky rozpoznává typ kola a jeho pozici. To samozřejmě zvyšuje funkčnost a variabilitu celého systému, který se stává naprosto nezávislým na typu právě opracovávaného kola.
In-line řešení s optickou analýzou
Pracoviště pro 3D selektivní odstraňování lakovaných vrstev je koncipováno jako in-line řešení. Hliníkové kolo je dopraveno po automatickém pásu a následně pevně uchyceno v poloze pod kamerovým systémem. Kamera rozpozná typ kola a zaznamená jeho přesnou pozici. Tyto informace odešle do systému, který vygeneruje přesné 3D trajektorie pro laser na daném typu kola a jejich transformaci pro konkrétní kus v konkrétní poloze. Nakonec, procesní laserová hlava zpracuje instrukce a provede požadovanou úlohu pomocí vysokovýkonového čistícího laseru.
Nutnými součástmi instalovaného zařízení jsou ofuk produktu ionizovaným vzduchem po dokončení cyklu, který zabraňuje ulpívání spalin na kole, a zejména pak perfektně nastavený systém odsávání spalin, aby nedocházelo k pohlcování nebo rozptylu laserového svazku na těchto spalinách během procesu.
Nejen finanční benefity
Využití technologie 3D selektivního odstraňování lakovaných vrstev vyvinutého společností LASCAM systems nastavuje kompletně nové standardy a možnosti v automobilovém průmyslu při výrobě hliníkových kol. Nový způsob výroby snižuje energetickou náročnost celého procesu a významně zkracuje cyklus opracování jednoho kola. Eliminuje totiž hned několik dosavadních výrobních kroků – frézování ploch (konstantní tloušťka materiálu z výroby, lepší aerodynamika kol), nutnost maskování šroubových otvorů a dosedacích ploch náboje před lakováním, složité programování. Navíc rozšiřuje prakticky neomezeně paletu možných motivů a obrazců, které lze na kolo vykreslit ve vysokém detailu. Celý proces je také bezemisní a přispívá proto k CO2 neutralitě výrobního závodu a implementaci ESG strategie.
Unikátní aspekty instalace:
- Velké pracovní zorné pole (použitelný pro předměty do velikosti až 600x600x60 mm)
- Kamerový systém využívající neuronových sítí
- Vysoký průměrný výkon laseru (vyšší stovky W až jednotky kW průměrného výkonu)
Hlavní benefity:
- Odstranění barvy bez poškození základní vrstvy laku chránící slitinu kola
- Téměř neomezená paleta možných motivů a obrazců
- Eliminace hned několika kroků ve výrobním procesu (frézování ploch, nutnost maskování šroubových otvorů a dosedacích ploch náboje před lakováním, složité programování)