In het vakblad Oppervlaktetechnieken van Vereniging ION is een mooi artikel gepubliceerd over de inzet van de SLCR-lasertechniek. Aan bod komt de laserinstallatie bij het Duitse Benseler Beschichtungen GmbH, waar geautomatiseerde robotlasers de accu-koelsystemen van elektrische auto’s reinigen voordat deze het KTL-proces ondergaan.
Het artikel:
Lasertechniek: niet te vergelijken met gangbare oppervlaktebehandelingen
Oppervlaktebehandelaars worden steeds vaker geconfronteerd met hoge eisen van klanten die om zeer nauwkeurige behandelingen vragen. Denk aan specifieke locaties op producten die niet mee-behandeld mogen worden of het realiseren van een extreem goede hechting. De lasertechniek is een geschikte methodiek om te voldoen aan dit soort hoge klanteisen. Wat zijn de mogelijkheden? En hoe wordt lasertechniek toegepast in de e-mobility?
Geautomatiseerde lasercel bij Benseler, gebruikmakend van 6 stuks SLCR lightCLEANER PRO® robots
Thijs Carlier
Het Duitse SLCR Lasertechnik GmbH ontwikkelt, fabriceert en integreert complete lasersystemen in bestaande productielijnen of als stand-alone systeem. In de Benelux wordt SLCR vertegenwoordigd door Summa Surface. Thijs Carlier, eigenaar van Summa Surface, constateert dat een toenemend aantal bedrijven de voordelen van de lasertechniek inziet. “Neem het lokaal aanbrengen van een lak of coating. Voorheen spendeerden onze klanten veel tijd aan het nauwkeurig maskeren van plekken die niet behandeld mochten worden. Deze klanten bewerken de producten nu compleet, zonder ze deels te maskeren. De specifieke locaties worden vervolgens in een lasercel vrijgemaakt van lak. De laser bespaart enorm op arbeidskosten. Bovendien zijn de overgangen tussen de wel en niet geconserveerde delen op het product na de laserbewerking superstrak. Die nauwkeurigheid kun je bij handmatig afplakken niet behalen.”
DIVERSE LASERTOEPASSINGEN
Er zijn vele toepassingen waarbij de laser kan worden ingezet. Enkele belangrijke zijn:
Laser-reinigen en ontvetten
Voorbeeld: het wegnemen van de lasverkleuring na het lassen, of het reinigen van matrijzen.Laser-ontlakken
Voorbeeld: het nauwkeurig wegnemen van de verflaag in de boutgaten van autovelgen nadat deze zijn gespoten of gepoedercoat.Laser-opruwen en activeren
Voorbeeld: de oppervlakte-energie van materialen verhogen voor een extreem goede hechting van lakken en coatings.Laser-ontroesten
Voorbeeld: roest verwijderen bij inspectie en bij niet-destructief onderzoek.Laser-markeren
Voorbeeld: het in-line markeren van dierenhuiden – voordat de huiden worden gelooid – met het oog op de traceerbaarheid.
De hiervoor benodigde lasersystemen zijn verkrijgbaar van klein tot groot: van mobiele handheld lasers tot volledig geautomatiseerde lasercellen. “We leveren niet alleen de gewenste apparatuur, maar zorgen ook voor de complete automatisering van de producthandling. Het lasersysteem is vaak een onderdeel in het productieproces, waarvoor SLCR desgewenst de complete procesintegratie en bijbehorende producthandling verzorgt”, aldus Thijs Carlier.
Lasnaad reinigen
Met precisie lokaal verf verwijderen met laser
VOORDELEN LASERTECHNIEK
Volgens Thijs Carlier ontdekken steeds meer industrieën de voordelen van lasertechniek: “Het proces met de laser is schoon en droog. Het tast het basismateriaal niet aan en is vaak eenvoudig te automatiseren. De techniek levert continu een identieke prestatie. De initiële investering voor een laser is weliswaar vrij hoog, maar doordat de operationele kosten extreem laag zijn, is een laser snel terugverdiend als deze veel wordt ingezet.
Die lage operationele kosten zijn een belangrijke reden waarom onze geautomatiseerde systemen in trek zijn. Als een middellange termijnberekening van de totale kosten wordt gemaakt, blijkt de business case voor onze klanten vaak heel interessant.”
Een voorbeeld van een industrie die de voordelen van de lasertechniek heeft ontdekt, is de e-mobility. De lasertechniek wordt toegepast bij de oppervlaktebehandeling van onderdelen van het accucompartiment van elektrische voertuigen.
In het bijzonder:
Het op specifieke plekken ontlakken van accu-compartimenten na het KTL-proces (Kathodische Tauch Lackierung), bijvoorbeeld op onderdelen als de housing tray en housing cover.
Het reinigen van het accu-koelsysteem vóór het KTL-proces.
UITDAGING
Hoe ziet dat reinigen met laser er in de praktijk uit? Daar weet Benseler Beschichtungen GmbH, een Duits bedrijf gevestigd in Kornwestheim, alles van. Benseler behandelt de accukoelers van bijvoorbeeld de Audi e-tron. Een uitdaging bij de productie van elektrische auto’s is een goed functionerende koeling van de accu. Deze accukoelers moeten geheel schoon zijn voordat ze het KTL-proces ondergaan. Tijdens de productie van accukoelers blijven er onder meer vloeimiddelresten achter op het oppervlak van de koelplaat.
Deze verontreiniging moet grondig worden verwijderd om een perfecte hechting van de e-coat te realiseren. Om het gehele proces efficiënt te laten verlopen, en een constant hoge kwaliteit te garanderen, is een geautomatiseerde uitvoering van het reinigingsproces essentieel. Voor het reinigen in de voorbehandeling zet Benseler daarom, sinds vier jaar, de SLCR laserreiniging in. Lakken en onzuiverheden worden door herhaalde laserpulsen verdampt en nauwkeurig verwijderd, zonder aangrenzende lagen of het substraat te beschadigen: door de korte laserpulsen (nanoseconde-bereik) wordt de kern van het onderdeel niet verhit, waardoor materiaalschade uitblijft.
VEELEISENDE VORMEN
De afmetingen van de batterijkoelers variëren van 1.310 mm tot 2.100 mm, afhankelijk van hun samenstelling. Maar de echte uitdaging bij de laserbewerking ligt in de geometrie: het complete onderdeel moet worden gereinigd, zowel de omlopende buizen als de vlakke delen. Om deze veeleisende vormen volledig geautomatiseerd te kunnen bewerken, zet Benseler zes exemplaren in van de door SLCR ontwikkelde laserrobot: de lightCLEANER PRO®. Met deze 6-assige robot, met geïntegreerde fiberlasers, kunnen de geometrisch complexe onderdelen met laser worden bewerkt. Ook de aan- en afvoer van de accukoelers is volledig geautomatiseerd.
Met de installatie van de lightCLEANER PRO® in een cabine wordt ‘laserklasse 1’ gegarandeerd. Dit betekent dat het systeem zó is ontworpen, dat het in bestaande productielijnen kan worden geïntegreerd en dat alle normale werkprocessen gewoon voortgezet kunnen worden, zonder dat verdere beschermingsen veiligheidsmaatregelen nodig zijn.
Inzet van geautomatiseerde SLCR-lasers bij het reinigen van de accukoeler van elektrische auto’s
Uwe Büchle, general manager van Benseler, is zeer tevreden met de beslissing een lasersysteem te gebruiken voor de lakvoorbereiding: “Ondanks aanvankelijke bedenkingen, die gebruikelijk zijn bij elke nieuwe technologie, heeft het SLCR-lasersysteem zich bewezen. Het presteert betrouwbaar, zelfs in een drieploegendienst. Deze prestaties, maar ook het projectmanagement en de service van SLCR, waren voor ons reden om een tweede lasersysteem aan te schaffen voor een vervolgproject in ons bedrijf.” Begin 2019 heeft Benseler deze tweede lasercel in gebruik genomen. Inmiddels heeft het bedrijf al meer dan 100.000 accukoelers met lasers gereinigd.
KWALITEITSCONTROLE
Eén laserbewerking kan zowel reinigen alsook het materiaaloppervlak opruwen tot een gedefinieerde waarde. Dit laatste is bijvoorbeeld wenselijk als na het reinigen een conservering wordt toegepast waarbij een goede hechting belangrijk is. Het laserproces vormt een goed alternatief voor gangbare methoden zoals borstel- of straaltechnieken en chemische voorbehandelingen. Naast de technische voordelen van de lasertechniek op de te bewerken materialen, zijn er daarbij ook voordelen op het gebied van duurzaamheid.
Olav G. Schulz, managing director van SLCR: “Duurzaamheid, milieuvriendelijkheid en kwaliteitscontrole in een schone werkomgeving zijn de drijvende factoren voor oppervlaktebewerking in de toekomst. En dat is precies waar wij ons met onze oplossingen op richten. In de goede samenwerking met Benseler kwam dit ook naar voren.”
De laser maakt immers puur gebruik van laserlicht. Milieubelastende reinigingsmiddelen, chemische oplossingen of straalgrit hoeven niet ingezet te worden, waardoor CO2 -uitstoot, lucht- of waterverontreiniging en ook bedrijfsafval aanzienlijk worden verminderd of zelfs geheel achterwege blijven. Dat betekent ook kostenbesparingen. Kortom, het gebruik van de laser bevordert het inrichten van een meer duurzaam productieproces.
“Gelukkig hechten bedrijven steeds meer waarde aan een productieproces dat geen schade toebrengt aan het milieu of een risico kan vormen voor de gezondheid van medewerkers”, zegt Thijs Carlier. “Het inrichten van productieprocessen die stofvrij, duurzaam en het liefst circulair zijn, krijgt steeds meer aandacht. Op deze actuele thema’s kunnen wij klanten met de SLCR-lasertechniek een geschikte oplossing bieden, vooral bedrijven die vernieuwend willen zijn.”