Précision Redéfinie : Comment le Soudage Laser par Galvanomètre à Portique Transforme la Fabrication de Blocs-Batteries

Aperçu et Contexte du Projet

Dans le domaine en évolution rapide de la fabrication de batteries à énergie nouvelle, la quête d'une densité énergétique plus élevée, d'une sécurité absolue et d'une production évolutive présente des défis constants. Les méthodes de soudage traditionnelles ont souvent du mal avec les joints précis et de haute intégrité requis pour les languettes conductrices, les barres omnibus et les boîtiers de cellules sans induire de contraintes thermiques ou de déformations excessives.

Cette étude de cas examine l'intégration stratégique d'une Machine de Soudage Laser Continu par Galvanomètre à Portique dans diverses lignes de production de blocs-batteries (Assemblage de Blocs-Batteries). Nous documentons son rôle en tant que solution de processus essentielle, détaillant les objectifs d'installation, les résultats transformateurs obtenus et les applications spécifiques à travers divers formats de batteries, fournissant un modèle fiable pour les fabricants visant à améliorer leurs capacités de production.

Objectifs d'installation essentiels, effets et applications spécifiques à la ligne

Le déploiement de ce système de soudage avancé est motivé par des objectifs clairs et axés sur les résultats qui s'attaquent aux goulets d'étranglement critiques de la production moderne de batteries.

1. Objectifs et buts de l'installation

• Pour réaliser un soudage de précision sans contact et à grande vitesse: L'objectif principal est de remplacer ou d'augmenter le soudage par contact (par exemple, certains types de soudage par résistance) par un processus basé sur le laser. Cela élimine l'usure des outils et la force mécanique sur les composants délicats, permettant un soudage constant et à grande vitesse de géométries de joints complexes courantes dans les blocs-batteries.

• Pour permettre une flexibilité de processus inégalée pour les conceptions complexes: En utilisant un robot ABB à six axes combiné à une tête laser à galvanomètre de balayage, le système est installé pour offrir une liberté de mouvement inégalée. Cela permet à une seule station d'effectuer des soudures tridimensionnelles sur des produits variés — des barres omnibus planes aux interconnexions de cellules complexes — sans avoir besoin de plusieurs fixations dédiées, assurant ainsi l'avenir de la ligne face aux changements de conception.

• Pour garantir une intégrité de soudure supérieure pour la sécurité et la performance: Un objectif d'installation essentiel est de tirer parti de la haute densité énergétique du laser à fibre (2kW-6kW) pour produire des soudures profondes et étroites. Cela minimise la Zone Affectée Thermiquement (HAZ), réduit la déformation thermique et crée des joints denses et sans pores, essentiels pour la conductivité électrique et la fiabilité structurelle à long terme du bloc-batterie.

2. Effets et résultats post-installation

Une fois intégré et optimisé, le système offre des résultats transformateurs :

• Bond significatif en productivité: Le scanner galvanomètre à grande vitesse permet au faisceau laser de se déplacer entre les points de soudure à des vitesses impossibles pour les mouvements robotiques traditionnels, réduisant considérablement le temps de cycle. Sa capacité à desservir plusieurs postes de travail à portée du portique multiplie encore le rendement.

• Soudures constantes et de haute qualité: Les opérateurs observent une cohérence exceptionnelle dans l'apparence et la pénétration des soudures. Le motif de faisceau en spirale ou oscillant élargit légèrement le cordon de soudure pour une meilleure adhérence tout en maintenant la profondeur, ce qui donne des joints solides et visuellement uniformes qui réussissent facilement les tests électriques et de traction.

• Agilité accrue de la chaîne de production: La combinaison d'un robot programmable et d'un outil laser flexible s'adapte aux nouvelles tâches de soudage grâce à des modifications logicielles plutôt qu'à une refonte mécanique. Cela réduit considérablement les temps de changement pour différents modèles de batteries ou conceptions de blocs.

3. Applications spécifiques à la ligne et conseils d'intégration professionnelle

La polyvalence de la machine lui permet de jouer des rôles essentiels mais adaptés sur différentes lignes de blocs.

• Ligne de modules à cellules cylindriques (par exemple, 21700, 4680) :

  • Rôle principal: Soudage à grande vitesse des connexions cellule-barre omnibus et le interconnexions de barres omnibus de modules.

  • Focus de l'installation: La précision est primordiale. L'installation doit garantir une excellente précision de positionnement du faisceau (souvent via une vision CCD intégrée) pour s'aligner sur le capuchon de chaque cellule. L'amortissement des vibrations pour le portique est crucial pour maintenir cette précision à grande vitesse. L'outillage doit fournir une fixation de cellule sûre et reproductible.

• Ligne de blocs-batteries à coque en aluminium prismatique :

  • Rôle principal: Soudures d'étanchéité pour les couvercles de cellules de batterie et soudage des barres omnibus grand format ou des pièces de connexion flexibles.

  • Focus de l'installation: Pour l'étanchéité des couvercles, la stabilité du processus pour obtenir des joints hermétiques et sans défauts est essentielle. Les installateurs doivent assurer une alimentation parfaite en gaz (argon) vers la zone de soudure. Pour les barres omnibus, la capacité de soudage grand format du système est essentielle. La fondation du sol doit être robuste pour supporter la portée du portique sans déflexion.

• Ligne d'assemblage de modules à cellules en poche :

  • Rôle principal: Le soudage par ultrasons ou laser des languettes de cellules en poche aux barres omnibus est courant. Ce système laser à portique est idéal pour l' interconnexion de barres omnibus au niveau du module et le soudage des cadres de modules ou des plaques froides.

  • Focus de l'installation: Un contrôle thermique précis est essentiel pour éviter d'endommager thermiquement les cellules en poche à proximité. L'intégration doit inclure une surveillance de la température en temps réel (par exemple, des pyromètres). La flexibilité du robot est utilisée pour aborder les soudures sous des angles optimaux dans des espaces confinés.

• Ligne de blocs-batteries pour véhicules utilitaires lourds (bus/camions) :

  • Rôle principal: Soudage des barres omnibus robustes, des connexions structurelles, et des composants de boîtier de batterie de grande taille.

  • Focus de l'installation: Cette application tire parti du laser haute puissance (jusqu'à 6 kW) du système pour des soudures à pénétration profonde. L'installation nécessite une alimentation électrique et un refroidisseur stables et de haute capacité. L'enveloppe de travail doit être planifiée pour tenir compte de la grande taille des pièces, ce qui peut nécessiter des longueurs de rails de portique personnalisées.

Mettre l'accent sur les principaux avantages concurrentiels

L'intégration de ce système apporte des avantages distincts et défendables qui ont un impact direct sur le résultat net :

• Synergie de flexibilité et de précision: Le robot ABB assure le macro-positionnement sur un grand volume, tandis que le scanner galvanomètre effectue des micro-mouvements du faisceau laser à des vitesses extrêmes. Cette approche à double méthode est exceptionnellement efficace pour les blocs-batteries contenant des réseaux de soudures.

• Qualité de soudure sans compromis: L'énergie laser focalisée assure une déformation thermique minimale, préservant l'intégrité des cellules de batterie sensibles. Les soudures haute densité et sans bulles qui en résultent améliorent la conductivité électrique et la résistance mécanique, contribuant directement à la sécurité et à la durée de vie du bloc.

• Efficacité de production évolutive: Le processus sans contact et la capacité de traitement simultané multi-stations créent un nœud de production très efficace. Cette évolutivité est essentielle pour répondre aux demandes croissantes des marchés des véhicules électriques et du stockage d'énergie.

Résumé des principales applications sur les lignes de BLOCS-BATTERIES

Le tableau suivant résume de manière concise l'objectif principal de cette machine de soudage par galvanomètre à portique dans différents contextes de production.