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Soudage nanoseconde : quand précision rime avec vitesse

La lumière laser pulsée permet un soudage précis, rapide et fiable de tôles et de feuilles ultrafines ainsi que de combinaisons de métaux extrêmement variées. Apprenez-en plus !

Assemblages hautement précis de composants complexes

La fabrication industrielle met les fabricants devant le défi de sélectionner les méthodes de soudage et d'assemblage de matériaux les plus efficaces et les plus précises. Dans sa recherche d'une plus grande précision et de nouvelles solutions technologiques, TRUMPF a développé une nouvelle technologie de soudage brevetée : le soudage nanoseconde.

Il s'agit d'un procédé de soudage laser dans lequel les impulsions laser n'agissent sur le point d'assemblage que pendant quelques nanosecondes (milliardièmes de secondes) et ce de façon hautement précise. Seule une très petite quantité de matériau fond avec un apport de chaleur minimal, ce qui permet d'éviter les déformations. Un laser à impulsion courte permet ainsi de souder une multitude de métaux. Ce procédé est parfaitement adapté pour souder efficacement des métaux différents.

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Quels sont les avantages du soudage nanoseconde ?

Le soudage nanoseconde a déjà démontré des atouts remarquables dans de nombreux secteurs. Voici quelques-unes des principales raisons qui expliquent sa popularité :

Commande précise

Avec les impulsions d'un laser à impulsion courte, comme un laser à fibre pulsé, des soudures extrêmement précises peuvent être produites, même pour des composants microsoudés.

Faible impact thermique et formation de masse fondue minime

Les impulsions laser très courtes ne génèrent qu'une faible température de soudage et réduisent le risque de déformation et de fissure. Cet apport de chaleur minimal diminue les probabilités de phases intermétalliques lors du soudage de métaux différents.

Grande variété dans le choix de matières et la géométrie

Le procédé convient à une multitude de métaux, en particulier pour l'assemblage de différentes combinaisons de métaux dont le soudage est impossible avec les procédures de soudage conventionnelles. Les impulsions laser peuvent être arrangées et contrôlées de manière flexible, ce qui permet des géométries variées.

Efficacité et précision de répétition

Les faibles besoins en énergie et la part de fusion très réduite permettent un assemblage et un usinage efficaces.

Qu'est-ce que le soudage nanoseconde et comment fonctionne-t-il ?

La technologie nanoseconde repose sur des impulsions laser très courtes avec des durées d'impulsion de l'ordre des nanosecondes. Une seule impulsion laser ne pénètre que de quelques micromètres dans le matériau. C'est pourquoi plusieurs impulsions avec des fréquences de répétition élevées sont nécessaires pour transpercer efficacement le matériau, générer de la chaleur localement et enfin créer un micro-effet de soudage profond.

Ce procédé produit très peu de masse fondue, ce qui permet de limiter le mélange des matériaux soudés entre eux. Ceux-ci sont plutôt poussés les uns dans les autres et forment ainsi une forte liaison mécanique, ce qui est particulièrement important pour le soudage de différents matériaux habituellement difficiles à assembler. La forme et la fréquence d'impulsion peuvent influencer la profondeur de pénétration et la taille du bain de fusion. De grandes profondeurs de pénétration de la soudure sont ainsi possibles avec un petit diamètre.

Quels sont les usages du soudage nanoseconde ?

Matériaux

Le soudage nanoseconde convient à une multitude de métaux. Il permet également d'assembler des combinaisons de métaux hétérogènes dont le soudage est impossible avec la procédure de soudage conventionnelle. Cela le rend idéal pour des applications dans différents secteurs, de la fabrication de composants électroniques à la technologie médicale.

Métaux

Acier (y compris acier au carbone, acier inoxydable et acier allié)
Aluminium
Cuivre
Laiton
Titane
Nickel et alliages de nickel
Zinc

Matériaux ou composants sensibles

Feuilles
Batteries

Epaisseur de matière

Avec le soudage nanoseconde, l'épaisseur de matière typique des matériaux utilisés est comprise entre 0,05 et 1 mm. Des épaisseurs plus importantes sont toutefois possibles avec des puissances laser plus élevées et selon le matériau.

Exigences en matière de cordon de soudure

Le soudage nanoseconde a recours à un système de guidage du faisceau commandé par scanner qui assure une flexibilité maximale lors de l'assemblage. Ce sont principalement des liaisons par chevauchement qui sont soudées. En fonction du scanner choisi, différentes géométries de soudure sont réalisables.

Domaines d'application du soudage nanoseconde

Contacts électriques dans l'industrie électronique

L'un des domaines d'application importants du soudage nanoseconde est l'assemblage de cellules de batteries standard dans des packs plus grands pour tous types de machines portatives, d'aspirateurs et de vélos et véhicules électriques. Les composants produits sont également des contacts pour des circuits imprimés flexibles et des connexions enfichables dans le secteur de l'électronique grand public.

Assemblages intermétalliques dans la fabrication de batteries pour l'industrie automobile

Dans l'industrie automobile, le soudage nanoseconde joue un rôle important dans les assemblages intermétalliques, par exemple dans la fabrication des batteries. Des feuilles de cuivre et d'aluminium extrêmement fines (env. 6-14 µm d'épaisseur) servent de feuilles d'électrode. Elles font office de feuilles supports pour la matière active aussi bien dans l'anode que dans la cathode. Ces feuilles sont soudées entre elles par empilage ou enroulement, généralement avec 30 à 60 couches pour chaque anode et pour chaque cathode. Nos lasers permettent un accès unilatéral à la matière de travail, ce qui facilite l'usinage.

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Soudage nanoseconde en action

Mike Poulter, notre expert du soudage nanoseconde, présente les avantages et le potentiel de cette technologie.

Nous avons les lasers et systèmes laser qui conviennent pour le soudage nanoseconde

TruPulse nano

La série TruPulse nano offre des options de productivité et de qualité. Avec une puissance moyenne de seulement 70 W, de nombreuses tâches de soudage peuvent être réalisées dans le domaine des tôles minces. Les lasers TruPulse nano sont des modules d'intégration et sont donc utilisés en règle générale avec des optiques scanners ainsi qu'avec le matériel et le logiciel de commande appropriés.

TruMark 5000

La gamme TruMark Série 5000 de lasers à fibre convainc par sa combinaison optimale de puissance élevée, de fréquences d'impulsion élevées et de durée d'impulsion à réglage variable. Le cœur de la série TruMark est un laser TruPulse nano capable de prendre en charge l'ensemble des processus d'application, y compris le soudage nanoseconde.

TruMark 7050

Plus de puissance, plus de vitesse, plus de flexibilité et plus de possibilités d'application : le TruMark 7050 a été conçu en tant qu'outil multifonction et représente une solution clé en main, facile à utiliser et à intégrer.

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