Un faisceau laser automatisé en orbite pour répondre aux besoins de l'industrie
Le marché européen des échangeurs de chaleur à tubes et calandre industriels fait actuellement l'objet d'une intense concurrence et il est confronté à des défis liés à l'augmentation des coûts des métaux et de l'énergie. Le processus de soudage lui-même constitue une fenêtre d'opportunité importante pour regagner un peu de ce qui est perdu dans ce sens. Le remplacement des procédures de soudage traditionnelles par un soudage laser automatisé pourrait améliorer la qualité des produits et augmenter la vitesse de soudage tout en réduisant la consommation d'énergie. Il nécessite de surmonter les défis actuels en matière de compatibilité avec les grands joints de tube à plaque et d'interférences dues aux vibrations dans les usines. Avec des informations fournies par des partenaires industriels, des chercheurs ont développé le prototype d'une nouvelle tête de soudage laser spécialement conçue pour les opérations impliquées dans la production de grands échangeurs de chaleur industriels, dans le cadre du projet ORBITAL («Design, development and evaluation of an orbital laser welding head»), financé par l'UE. Le soudage orbital pour joindre des tubes existe depuis les années 1960. Dans sa version actuelle, il utilise une rotation contrôlée par ordinateur d'un pistolet de soudage traditionnel autour des tubes à joindre (suivant une orbite), ce qui présente des avantages significatifs par rapport au soudage manuel. L'utilisation de lasers pour le soudage orbital sous des conditions de vibrations externes intenses et, encore plus, l'extension du processus pour couvrir la jointure des tubes aux plaques constituent les contributions importantes du projet ORBITAL. Le système ORBITAL est constitué de la tête laser orbitale, du robot industriel sur lequel elle est montée (le système de contrôle numérique informatisé (CNI)) et des systèmes de couplage et de positionnement. La tête laser contient les lentilles qui façonnent et guident le faisceau laser sur la pièce à travailler. Le système de contrôle permet une grande précision, le traitement à haute vitesse et un contrôle en temps réel. Le robot est couplé à la tête orbitale pour obtenir un centrage automatique de la tête de soudage lorsqu'elle entre dans le tube, ainsi qu'une meilleure précision et une meilleure reproductibilité. Le système de positionnement est fixé à la pièce à travailler pendant le soudage et un couplage mécanique innovant bloque la transmission des vibrations de l'atelier à la tête de soudage. Les chercheurs ont produit avec succès le système de soudage laser orbital requis pour les soudures de tube à plaque nécessaires dans la production d'échangeurs de chaleur industriels. Étant donné la croissance continue du marché européen des échangeurs de chaleur et la concurrence féroce qui y sévit, la technologie ORBITAL devrait avoir un impact significatif sur les fabricants de l'UE et l'économie de l'UE même si son coût unitaire incluant l'installation reste élevé.
