Lättare bilar med ny robotstyrd svetsmetod
Med en svetsteknik som kallas friktionsomrörningssvetsning, kan bilindustrin använda tunnare plåtar när de bygger bilar. Inga nitar eller punktsvetsar behövs längre i fogarna på bilens chassi och det går att göra hybridfogar – foga ihop olika material som aluminium och stål. Tack vara robotiseringen kan svetsningen också göras tredimensionellt, vilket gör att även små och komplicerade komponenter kan fogas ihop.
En bil består av väldigt många nitar. De används för att foga ihop olika delar av bilens chassi, till exempel huven. Men nitarna är dyra och har inte den bästa hållfastheten. Dessutom måste plåten ha en viss tjocklek för att nitarna ska fästa. Och bilindustrin vill använda tunnare plåtar för att bygga lättare och billigare bilar. De vill också kunna foga samman olika material som stål och aluminium.
Med klassiska svetsmetoder har detta inte varit möjligt men med friktionsomrörningssvetsning hålls temperaturen under smältpunkten, det gör att man inte förstör legeringen/plåten och får starka fogar. I svetsningen trycks ett roterande verktyg mot de material som ska fogas ihop. Genom rotationen ”vispas” metalldelarna ihop. Ett av problemen med metoden har varit att temperaturen blir för hög så att metallen når smältpunkten och verktyget sjunker igenom plåten. För att få ett optimalt resultat måste både kraft och temperatur kontrolleras.
Verktyget mäter temperaturen
Forskare vid Högskolan Väst har uppfunnit ett svetsverktyg som samtidigt är en temperaturmätare. Temperaturen mäts kontinuerligt och om det blir för varmt eller kallt, regleras värmen genom att varvtalet minskas i verktyget. Forskarna har också använt sig av en industrirobot för att få optimal kraft i verktyget. Jeroen de Backer har skrivit sin avhandling om metoden:
– Tack vare roboten har vi lyckats höja både kvaliteten och produktiviteten. Roboten svetsar med högre precision och med temperaturregulatorn tar det bara några timmar att programmera 3D-fogar. Med traditionell metod tar det upp till en vecka.
Med hjälp av roboten och temperaturmätningen har forskarna också kunnat svetsa avancerade tredimensionella fogar. Det gör att man även kan svetsa små och mer komplicerade komponenter med välvda ytor. Även energiförbrukningen är lägre än vid konventionella metoder.
Lättare elbilar också
Forskningsprojektet vid Högskolan Väst initierades genom ett samarbete med Volvo Aero, ESAB och SAAB automobile. Jeroen de Backer berättar att en möjlig användning är i elbilar/hybridbilar:
– En elbil måste vara lätt och tillverkarna funderar ofta på var det tunga batteriet ska ligga. En metod vore att integrera det i bottenpartiets chassi så att batteriet blir en del av den bärande strukturen. Batteriet består av olika metaller såsom aluminium och koppar. Med den nya tekniken går det att svetsa ihop de här materialen.
