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Cómo resolver el desafío de unión híbrida con una aplicación de cordón discontinuo

El ahorro de más del 20 % de material es solo una de las numerosas ventajas del cordón discontinuo en comparación con una aplicación de cordón común. Obtenga más información sobre cómo puede impulsar la productividad, la seguridad y la calidad de su proceso de unión híbrida al siguiente nivel, al mismo tiempo que reduce el coste total de propiedad.

6 de agosto de 2019

Soluciones de dispensado Productos Herramientas y Soluciones Industriales Soluciones para uniones

Patrón de error común: en los puntos de soldadura, el material adhesivo rebosa. Esto provoca la contaminación del baño de KTL y conduce a la repetición del trabajo y el desperdicio de material.

Rebosado del adhesivo en los puntos de soldadura

En una época en la que predomina el diseño ligero y de múltiples materiales, la unión híbrida es una de las principales tendencias en los talleres de carrocerías. Con la unión híbrida, los adhesivos de alta resistencia para la unión estructural se combinan con otras tecnologías de unión como la soldadura por puntos, la fijación mediante perforación por fricción o el remachado con remaches autoperforantes. Esto ofrece grandes ventajas:



  • Mayor resistencia estructural y rigidez que mejoran las propiedades de conducción y la seguridad contra choques
  • Resistencia a la corrosión mejorada de la junta
  • Debido a los adhesivos de alta resistencia, el número de puntos de soldadura se puede reducir

Desafíos en la unión híbrida

Rotura: si el adhesivo se destruye en el proceso de calentamiento durante la soldadura por puntos, puede romperse.

Rotura: adhesivo roto en los puntos de soldadura

La combinación de dispensado de adhesivo y otras técnicas de unión plantea muchos desafíos. En los puntos de soldadura o remache, el material adhesivo puede rebosar. Esto conduce a la repetición del trabajo y el desperdicio de material. Cuando se usa la soldadura por puntos, el adhesivo se destruye por el calor del proceso de soldadura, y esto puede conducir a la emisión de humos tóxicos. Además de eso, se requiere una mayor corriente de soldadura y el sistema necesita más tiempo para soldar. Patrones de error comunes: 



  • Rebosado: en los puntos de soldadura, el material adhesivo rebosa. Esto provoca la contaminación del baño de KTL y conduce a la repetición del trabajo y el desperdicio de material.
  • Rotura: si el adhesivo se destruye en el proceso de calentamiento durante la soldadura por puntos, puede romperse. Esto puede conducir a la corrosión y a las articulaciones débiles.

Solución de problemas con aplicación de cordón discontinuo

La aplicación de cordón discontinuo genera separaciones de material en el área del círculo de combustión en los puntos de soldadura.

La aplicación de cordón discontinuo genera separaciones de material en el área del círculo de combustión en los puntos de soldadura.

Atlas Copco ofrece un patrón de aplicación que está especialmente desarrollado para la unión híbrida para resolver estos desafíos. El llamado cordón discontinuo es una aplicación interrumpida con separaciones de material definidas en las áreas de soldadura que ofrece muchas ventajas:



  • Ahorra material adhesivo y costes
  • La aplicación precisa evita la repetición del trabajo provocada por el rebose de material en los puntos de soldadura
  • No aparecen humos tóxicos cuando se utiliza la soldadura por puntos; los sistemas de extracción de aire ya no son necesarios 
  • Menos adhesivo significa menos peso, por lo que se reducen las emisiones de CO2

Es posible ahorrar hasta un 22 % de material con una solución de cordón discontinuo

Ahorro de material gracias al cordón discontinuo

Ahorro de material gracias al cordón discontinuo

Los posibles ahorros de material son enormes. Por ejemplo, usaremos el cálculo de una aplicación típica de panel lateral que tiene 54 soldaduras por puntos en la entrada de la puerta delantera y 44 puntos de soldadura en la entrada de la puerta trasera, lo que hace un total de 98 puntos de soldadura. Cuando se aplica un cordón continuo común de 3 mm de diámetro, el volumen de material aplicado es de 38 ccm en total.

Cuando se aplica un cordón discontinuo con un espacio de 12 mm, se ahorran hasta 0,0848 ccm de material por punto de soldadura. Con 98 puntos de soldadura, se ahorran 8,3 ccm por panel lateral, lo que supone un ahorro de material del 22 %.

Posibilidades de ahorro gracias a la aplicación de cordón discontinuo

Ejemplo de cálculo  
Diámetro del cordón 3 mm
Separación adhesiva 12 mm
Ahorro de material por punto: 0,15 x 0,15 x 3,14 x 1,2 cm = 0,0848 ccm
Ahorro de material por panel lateral (98 puntos de soldadura): 98 x 0,0848 ccm = 8,3 ccm
Ahorro de material por carrocería de coche: 2 x 8,3 ccm = 16,6 ccm
Ahorro de material por día (1.000 carrocerías):  16,6 ccm x 1,355 g/ccm = 22,5 kg 
Ahorro de costes por día: 22,5 kg x 14 €/kg = 315 € (solo paneles laterales)
Ahorro de costes anual: 315 € x 225 = aprox. 70 875 € (solo paneles laterales)

Desafíos en el proceso de aplicación de cordón discontinuo: velocidad y flexibilidad del robot

Relación entre el tiempo de conmutación i la velocidad del robot en aplicaciones del cordón discontinuo

Relación entre el tiempo de conmutación i la velocidad del robot en aplicaciones del cordón discontinuo

Las ventajas del cordón discontinuo en la unión híbrida son excepcionales en comparación con las aplicaciones comunes de cordones continuos. Sin embargo, existen importantes desafíos en el proceso de aplicación en relación con la velocidad del robot y la flexibilidad de la aplicación. Las líneas de producción de gran volumen requieren velocidades de robot de hasta 500 mm/s y más. Al mismo tiempo, las geometrías de los automóviles se vuelven más complejas. Los tamaños de los cordones y las separaciones deben poder definirse libremente, y deben aplicarse de manera precisa y fiable a la pieza del automóvil. Pero los tiempos de conmutación entre el robot, el control del sistema y el aplicador retrasan la respuesta de la aguja de la válvula que abre y cierra la boquilla. Aquí es donde los sistemas de aplicación comunes alcanzan sus límites.


Ejemplo: tiempos de conmutación requeridos en una velocidad de robot de 350 mm/s:



  • 34,2 ms por separación o aplicación de 12 mm
  • 28,5 ms por separación o aplicación de 10 mm
  • 22,8 ms por separación o aplicación de 8 mm

La enseñanza a través del control de robot

En muchos sistemas de dispensado industrial, el cordón discontinuo debe programarse a través del controlador del robot, introduciendo la longitud del cordón y la separación manualmente. El tiempo de conmutación debe coincidir con la velocidad del robot, de lo contrario, la longitud del cordón y las separaciones no serán equivalentes a la especificación de mm. Esto requiere un alto esfuerzo de programación, lo que resulta en costes más elevados.


Realización a través del sistema de control

Los modernos sistemas de dispensado de adhesivos industriales de la línea de productos SCA de Atlas Copco ofrecen un software especial para aplicaciones de cordón discontinuo. Las longitudes del cordón y la separación pueden introducirse directamente en el sistema de control de la aplicación. El control del robot solo inicia la aplicación con la señal de "aplicador abierto". El controlador dispara de forma autónoma la válvula de acuerdo con las longitudes del cordón y la separación especificadas y la velocidad del robot. La retroalimentación se realiza a través de un sensor de posición y se incluye en el cálculo. El programador del robot solo tiene que controlar la velocidad de la aplicación, la señal de inicio y la ruta del robot. Todas las demás señales para el aplicador se manejan dentro del control de la aplicación.


Beneficios de la programación basada en el software:



  • Determinación automatizada de los tiempos de conmutación
  • Activación exacta de la válvula del aplicador
  • Alta flexibilidad: hasta 128 secuencias (cordón y separación) son posibles dentro de un programa
  • Bajo esfuerzo de programación y bajo riesgo de fallo del operario

Ejemplo: cordón discontinuo de alta velocidad

Aplicador neumático de cordón de alta velocidad para materiales con calefacción y sin calefacción.

Aplicador neumático de cordón de alta velocidad para materiales con calefacción y sin calefacción.

Un fabricante asiático de automóviles decidió combinar la unión adhesiva de alta resistencia con la soldadura por puntos en el bastidor interno, el marco del piso, el túnel central, el panel de control y el arco de rueda de una nueva plataforma de automóviles. El objetivo era mejorar la rigidez, la resistencia a los choques y la experiencia de conducción en general. La investigación interna mostró que el comportamiento de conducción del automóvil mejoró significativamente usando hasta 50 metros de adhesivo en la parte inferior de la carrocería. El cordón discontinuo demostró ser el patrón de aplicación más adecuado para este desafío de unión. Permite una distribución generalizada entre los puntos de soldadura en el grupo de la parte inferior de la carrocería sin exceder el óptimo de 70 metros. El requisito del OEM era una velocidad de robot de al menos 500 mm/s, sin comprometer la calidad de la aplicación y la fiabilidad del proceso.

Para este cliente, Atlas Copco desarrolló un aplicador especial para garantizar un proceso fiable de alta velocidad de acuerdo con las especificaciones del cliente. La solución es un aplicador neumático con un cilindro de doble acción y válvulas de aire de conmutación extremadamente rápidas. Para acelerar el recorrido de la aguja, Atlas Copco rediseñó y amplió las aberturas de la válvula. El aire puede salir más rápidamente al abrir y cerrar la boquilla. En la actualidad, el OEM asiático ejecuta más de 100 sistemas Atlas Copco en su línea de producción de taller, y ya está trabajando con Atlas Copco para aumentar aún más la velocidad del robot.

Resumen: ¿Por qué debe invertir en una solución de cordón discontinuo?

El cordón discontinuo es un verdadero solucionador de problemas en la unión híbrida, especialmente cuando se combina con la soldadura por puntos. Con ahorros de material de hasta el 20 %, se pueden lograr ahorros significativos en los costes, junto con muchas otras ventajas que aumentan su productividad, seguridad y calidad, y reducen el coste total de propiedad. Pero la velocidad del robot puede ser un desafío en el proceso de aplicación. Teniendo en cuenta los altos requisitos del sector, muchos sistemas de dispensado comunes alcanzan sus límites. Atlas Copco ha desarrollado un aplicador especial de alta velocidad para alcanzar de forma fiable velocidades de robot de 500 mm/s y más. Al mismo tiempo, el software dedicado reduce los esfuerzos de programación.

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