Pourquoi un fabricant de métaux de l'Indiana continue d'améliorer ses capacités de découpe laser

Le fabricant de métaux Southwest Welding de Wakarusa, Indiana, trouve la nouvelle technologie de découpe au laser trop impressionnante pour être ignorée. Il trouve donc toujours des opportunités d'améliorer les capacités.

Lyle Martin n'a que 32 ans, mais vous pourriez le considérer comme de la vieille école en matière de découpe au laser.

Il traîne dans l'entreprise depuis le début des années 2000, entrant dans le magasin familial après l'école et y travaillant l'été. Son timing était impeccable car c'était à peu près à la même période que Southwest Welding, qui a commencé comme un petit atelier de soudage en 1985 à Goshen, Indiana, a commencé à investir dans des équipements de découpe de tôle plus sophistiqués. En fait, Southwest Welding a acheté sa première machine de découpe laser en 2007.

Après avoir terminé sa carrière scolaire, il a rejoint Southwest Welding à plein temps.

"La découpe au laser a vraiment élargi les capacités de ce que nous pouvons faire, en particulier par rapport à la découpe au jet d'eau ou à l'estampage", a déclaré Martin, revenant sur sa carrière dans la technologie laser. "Même avec les anciennes générations de technologie CO2, elles offraient beaucoup. Mais lorsque nous avons acheté notre premier laser à fibre en 2015, nous pouvions faire beaucoup de choses que nous ne pouvions pas faire auparavant."

À titre d'exemple, Martin a décrit comment les lasers à fibre ont amélioré le traitement de ses pièces en aluminium, dont une grande partie est liée aux clients de l'industrie de la navigation de plaisance. Le laser CO2 pouvait traiter l'aluminium, mais la machine était incroyablement lente par rapport à la capacité du laser à fibre à déchirer le matériau. La fibre a également produit des pièces qui ne présentaient pas de scories visibles, ce qui leur a permis de sauter ce qui était une étape de traitement de suivi nécessaire : l'ébavurage manuel.

Aujourd'hui, Southwest Welding dispose d'environ 160 000 pieds carrés d'espace de fabrication répartis dans six bâtiments sur son campus de Wakarusa, dans l'Indiana. Dans le bâtiment 2, vous trouverez Martin et les cinq machines de découpe laser 2D Mazak Optonics de l'entreprise : une machine CO2 et quatre machines de découpe laser à fibre. (La société dispose également de deux machines de découpe laser pour tubes Mazak.)

Mais le plus récent de la famille de découpe laser est un Mazak Optiplex Nexus 3015 de 7 kW. Il a été installé à la fin de l'été 2021 et fonctionne régulièrement plus tard en septembre.

Cette machine particulière a des capacités de mise en forme de faisceau qui, grâce à une source d'alimentation laser nLIGHT et à la tête de coupe Mazak, peuvent créer différents diamètres de faisceau et longueurs focales pour maximiser la vitesse de coupe ou optimiser la qualité des bords pour les matériaux fins et épais.

"Cela nous a présenté beaucoup d'options, et nous en avons été vraiment impressionnés", a déclaré Martin.

Dans le passé, la plupart des machines de découpe laser à fibre étaient vendues avec des sources d'alimentation capables de générer un seul profil de faisceau, qui présentait une densité de puissance élevée au centre et une faible densité de puissance sur les bords. La technologie s'est avérée extraordinaire pour couper rapidement des tôles minces, par rapport à la génération précédente de lasers CO2, mais elle a eu du mal avec des matériaux épais. Les gaz d'assistance ne pouvaient tout simplement pas faire assez pour éliminer le métal en fusion lorsque le laser à fibre coupait un matériau épais, ce qui produisait plus de scories et de fortes stries sur le bord coupé.

Le fabricant de métaux Southwest Welding de Wakarusa, Ind., trouve toujours des opportunités d'améliorer ses capacités de découpe au laser.

Au fil des ans, la technologie de mise en forme du faisceau est apparue pour améliorer la découpe de matériaux épais avec un laser à fibre, mais elle reposait trop sur des têtes de coupe spécialisées, des coupleurs fibre à fibre qui variaient les conditions de lancement dans la fibre ou des commutateurs fibre à fibre avec deux à quatre sorties couplées à des fibres de traitement indépendantes. Ces options fonctionnaient, mais elles étaient également complexes et sujettes à dégradation lors d'une utilisation intensive, si les instructions du fabricant de la machine-outil n'étaient pas correctement suivies.

Cela a conduit les chercheurs de nLIGHT à rechercher un moyen de fournir un réglage de la taille du spot qui pourrait être effectué directement à partir de la source laser. Ce travail a abouti à la source d'alimentation laser nLIGHT appelée Corona.

Au lieu que Corona soit délivré via un câble à fibre monoconducteur, le laser se déplace via un câble multiconducteur. En contrôlant la quantité de puissance laser qui traverse chaque âme du câble, la technologie nLIGHT peut fournir différents profils de faisceau et les ajuster en quelques millisecondes. Selon les responsables de nLIGHT, un fabricant de métaux coupant avec la technologie Corona peut passer d'un faisceau de petite taille pour une intensité optique maximale, adapté à ceux qui tranchent à travers un matériau de faible épaisseur, à un grand faisceau en forme de beignet, où la haute densité de puissance était excellente sur l'anneau extérieur, bon pour couper des plaques avec une qualité de bord semblable au CO2, sans stries.

Martin a déclaré qu'il n'était pas vraiment familier avec les capacités de mise en forme du faisceau de la technologie nLIGHT, mais son représentant commercial Mazak local lui a donné un aperçu lorsqu'il recherchait une nouvelle machine de découpe laser.

"Nous étions vraiment ravis d'intégrer cela dans nos installations", a-t-il déclaré.

Al Bohlen, président de Mazak, a déclaré au FABRICATOR dans une interview au début de 2022 que la société avait développé une tête de coupe qui peut accueillir un plus grand diamètre de faisceau émis par la fibre Corona, puis envoyer ce faisceau à travers le centre d'un petit orifice de buse. Cela fait de la poutre un outil encore plus efficace pour couper les tôles.

Martin a déclaré que les différents modes de faisceau disponibles sur la nouvelle machine de découpe laser ont conduit l'entreprise à spécifier des conditions de coupe pour certains clients.

"Nous avons des pièces assez complexes, et nous savons que le client aura une étincelle dans les yeux lorsqu'il obtiendra cette pièce vraiment nette", a-t-il déclaré. "Nous allons le couper avec une forme laser qui a un faisceau [de beignet] et il aura un bord droit.

"Ensuite, vous avez des pièces pour quelque chose comme une remorque où nous n'avons pas à nous soucier des cosmétiques. Nous pouvons choisir le mode qui convient le mieux au travail."

Martin a ajouté qu'il était passionnant de voir la technologie de découpe au laser Mazak progresser, où elle peut utiliser l'air comme gaz d'assistance, en particulier lorsqu'il s'agit de travailler avec des matériaux épais. Il a admis que ce n'est pas de l'air d'atelier que Southwest Welding utilise, mais plutôt de l'air ultra-sec à haute pression. Les résultats ont été impressionnants, selon Martin, car ce type de découpe à l'air produit des bords coupés qui ressemblent à de l'azote qui a été utilisé comme gaz d'assistance.

Le fabricant de métaux Southwest Welding de Wakarusa, Ind., trouve toujours des opportunités d'améliorer ses capacités de découpe au laser.

Le laser Mazak de 7 kW est également le premier de la famille Southwest Welding à disposer de capacités de chargement et de déchargement automatisées. Martin a déclaré que la vitesse de coupe de la machine les a vraiment obligés à envisager la manutention automatisée des matériaux alors qu'ils n'y avaient jamais investi auparavant.

"Nous avons été impressionnés de pouvoir maintenant faire fonctionner la machine toute la nuit", a-t-il déclaré. "Avec les autres machines, les opérateurs peuvent rentrer chez eux et laisser une plaque de 0,5 pouce avec beaucoup de petites pièces à couper sur le lit de coupe, et cela peut prendre quelques heures avant que ce soit terminé. Ce serait tout pour la nuit."

"L'automatisation nous a définitivement aidés à augmenter notre capacité de découpe laser."

La nouvelle machine de découpe laser est régulièrement chargée de ce que Martin appelle le « travail de production » ; des pièces en acier épaisses auprès de clients des secteurs du transport et de la construction. Ces pièces sont commandées régulièrement sur une base mensuelle, mais les volumes peuvent varier en fonction des conditions du marché.

Martin a déclaré que la combinaison d'équipements de découpe au laser a atteint le point où Southwest Welding est en mesure d'assumer le travail que d'autres trouvent difficile. L'entreprise dispose d'une machine principalement dédiée à la découpe de l'aluminium, et sa machine laser à fibre de 10 kW permet de travailler rapidement des matériaux plus épais que d'autres ateliers à proximité avec leurs propres lasers ne peuvent pas traiter aussi efficacement. Associez les capacités de découpe à des opérateurs de machines expérimentés et engagés qui sont familiarisés avec les travaux récurrents et qui ont les connaissances d'initiés pour maintenir les performances des machines comme prévu, et les opérations de découpe au laser de l'entreprise sont devenues un véritable avantage concurrentiel.

Maintenant, l'accent est mis sur le service de pliage. Martin a déclaré que l'arriéré a augmenté au niveau des presses plieuses, le département de découpe au laser produisant autant de pièces de manière plus efficace que les années précédentes.

Southwest Welding dispose de deux freins hydrauliques et de quatre freins électriques. Après avoir vu les freins électriques SafanDarley dans un FABTECH, Martin a déclaré que lui et ses collègues étaient intéressés par la manière dont ils pourraient améliorer leurs capacités de flexion. Trois autres achats de presses plieuses plus tard, et Southwest Welding est devenu un grand fan de la technologie.

"Par rapport à ce que nous avions auparavant, les presses plieuses électriques nous ont aidés à augmenter notre précision", a-t-il déclaré. "Vous pouvez former 100 pièces de manière cohérente, et vous n'avez pas à vous soucier du bombage. Et chaque fois que vous mettez à niveau avec une nouvelle presse plieuse, votre efficacité s'améliore."

Le fabricant de métal a également installé une plieuse Schröder au début de l'automne qui l'aidera à plier plus efficacement les pièces plus grandes et difficiles. Un opérateur peut placer une pièce sur une table pour faciliter les manœuvres, puis laisser la barre pivotante créer les formes.

C'est un autre exemple de l'adoption de la technologie par Southwest Welding pour répondre à l'augmentation des opportunités commerciales. Cela a également contribué à rendre la vie dans le bâtiment de découpe au laser assez excitante.

"J'ai certainement vu beaucoup d'avancées technologiques et de modèles laser au fil des ans", a déclaré Martin. "C'était plutôt cool."