Le soudage laser automobile mérite bien une plate-forme
Unique > Hors des sites des constructeurs, il n'existe en Europe aucun centre de recherche dédié au soudage laser pour l'automobile. La France en pâtit, puisqu'elle a pris du retard sur l'Allemagne, les Etats-Unis ou le Japon. Une lacune que le CLFA* cherche à combler avec la mise en place d'une plate-forme ouverte de 150 m2, équipée de robots industriels de soudage laser. Peugeot et Renault collaborent déjà avec ce centre de compétences, également ouvert à des secteurs comme l'aéronautique.
Souder un véhicule au laser Nd:YAG continu, et non par points à l'aide de pinces, c'est le rendre plus sûr (les crash-tests le démontrent), et plus rigide : il peut donc, à géométrie équivalente, être plus léger et moins polluant. Ces atouts ont déjà commencé à convaincre les constructeurs allemands, japonais et américains, chez qui les robots de soudage se comptent par centaines. En France, le mouvement a pris du retard et les initiatives industrielles restent timides.
"Le soudage laser s'imposera vraiment quand il sera pris en compte chez les constructeurs au niveau du bureau d'étude conception (design), estime Philippe Aubert, du CLFA. Mais au préalable, nous devons démontrer qu'il est utile, opérationnel et performant. Cela suppose que nous maîtrisions des techniques encore trop jeunes en France pour entrer dans les usines".
Issue de ce constat, la plate-forme du CLFA accueille, sur 150 m2, deux robots de soudage industriels isolés en cabine pour assurer la confidentialité des travaux. Ces robots (ABB Acma et Fanuc de dernière génération), forts imposants, sont dotés d'un bras d'allonge de 3 m. Ils peuvent porter 125 kg et souder jusqu'à 1000 caisses en 24 heures ! Ces robots sont entourés de moyens de manutention et d'expérimentation, et assemblent de vraies caisses en blanc sous l'oeil d'un "trajectoriste" et de deux techniciens spécialisés. "Nous travaillons en conditions réelles car la recherche sur éprouvette ne permet d'aborder que 20 à 30% des problèmes du terrain" souligne Philippe Aubert.
Parmi les thèmes étudiés avec les constructeurs, on retiendra le soudage à clin de tôles zinguées. Déjà pratiqué dans les usines allemandes, il arrive tout juste en France, et le CLFA s'attache à mettre au point de nouveaux outils laser très précis. A un degré de difficulté supérieur, le soudage par transparence (deux tôles posées l'une sur l'autre) est également abordé ; la difficulté réside cette fois dans les explosions des cordons de soudure, dues à la pression de vapeur du zinc générée dans le bain liquide (faible température d'ébullition du zinc : environ 900°C).
Autre thème, le soudage avec fil d'apport : cet outil avec molette d'appui compense les écarts excessifs dus à la déformation des tôles et aux défauts de géométrie des pièces avant assemblage, et sera indispensable pour les futures voitures tout aluminium. Reste à développer un outil assez compact pour souder à l'intérieur du véhicule : "il faut faire 50% plus petit soit 8 fois moins volumineux que les outils actuels" indique Philippe Aubert.
Le positionnement du faisceau, problématique récurrente du soudage laser, intéresse également le secteur aéronautique avec qui des projets sont en cours, mais également le multimédia et le secteur ferroviaire. Le CLFA s'appuie pour ces aspects sur des outils développés en interne, par exemple un actionneur rapide couplé à un système de vision et de contrôle, mis au point en 1999.
* Coopération Laser Franco-Allemande : GIP comprenant le CEA, le CNRS, la DGA, AFMAROBOTS, SESO, SOPRA et QUANTEL, en partenariat avec l'ILT d'Aix-la-Chapelle (Fraunhofer-Institut für Lasertechnik)
"Le soudage laser s'imposera vraiment quand il sera pris en compte chez les constructeurs au niveau du bureau d'étude conception (design), estime Philippe Aubert, du CLFA. Mais au préalable, nous devons démontrer qu'il est utile, opérationnel et performant. Cela suppose que nous maîtrisions des techniques encore trop jeunes en France pour entrer dans les usines".
Issue de ce constat, la plate-forme du CLFA accueille, sur 150 m2, deux robots de soudage industriels isolés en cabine pour assurer la confidentialité des travaux. Ces robots (ABB Acma et Fanuc de dernière génération), forts imposants, sont dotés d'un bras d'allonge de 3 m. Ils peuvent porter 125 kg et souder jusqu'à 1000 caisses en 24 heures ! Ces robots sont entourés de moyens de manutention et d'expérimentation, et assemblent de vraies caisses en blanc sous l'oeil d'un "trajectoriste" et de deux techniciens spécialisés. "Nous travaillons en conditions réelles car la recherche sur éprouvette ne permet d'aborder que 20 à 30% des problèmes du terrain" souligne Philippe Aubert.
Parmi les thèmes étudiés avec les constructeurs, on retiendra le soudage à clin de tôles zinguées. Déjà pratiqué dans les usines allemandes, il arrive tout juste en France, et le CLFA s'attache à mettre au point de nouveaux outils laser très précis. A un degré de difficulté supérieur, le soudage par transparence (deux tôles posées l'une sur l'autre) est également abordé ; la difficulté réside cette fois dans les explosions des cordons de soudure, dues à la pression de vapeur du zinc générée dans le bain liquide (faible température d'ébullition du zinc : environ 900°C).
Autre thème, le soudage avec fil d'apport : cet outil avec molette d'appui compense les écarts excessifs dus à la déformation des tôles et aux défauts de géométrie des pièces avant assemblage, et sera indispensable pour les futures voitures tout aluminium. Reste à développer un outil assez compact pour souder à l'intérieur du véhicule : "il faut faire 50% plus petit soit 8 fois moins volumineux que les outils actuels" indique Philippe Aubert.
Le positionnement du faisceau, problématique récurrente du soudage laser, intéresse également le secteur aéronautique avec qui des projets sont en cours, mais également le multimédia et le secteur ferroviaire. Le CLFA s'appuie pour ces aspects sur des outils développés en interne, par exemple un actionneur rapide couplé à un système de vision et de contrôle, mis au point en 1999.
* Coopération Laser Franco-Allemande : GIP comprenant le CEA, le CNRS, la DGA, AFMAROBOTS, SESO, SOPRA et QUANTEL, en partenariat avec l'ILT d'Aix-la-Chapelle (Fraunhofer-Institut für Lasertechnik)
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