Tecnologías
de unión

Soldadura láser

La tecnología de soldadura láser se basa en el empleo de un haz o rayo láser para la fusión localizada de los materiales a unir. El haz láser es una fuente de energía y calor muy concentrada que permite obtener soldaduras estrechas y profundas a altas velocidades de soldadura.

Las ventajas principales de esta tecnología de soldadura son:

  • Soldadura de menor aporte térmico que se traducen en menores cambios en microestructura y propiedades en la zona térmicamente afectada.
  • Proceso automatizado y con un alto grado de control.
  • Altas velocidades de soldadura (x5-10 con respecto a procesos al arco).
  • Baja distorsión (deformación material) y mínimas tensiones introducidas por el proceso.
  • Proceso autógeno. En general en muchas aplicaciones no es necesario utilizar material de aporte.

  • Alta fiabilidad y repetitividad de proceso. No hay contacto directo con la zona de soldadura. No hay desgaste de herramienta. Posibilita grandes distancias de trabajo.
  • Aplicable a una gran cantidad de aleaciones metálicas y materiales termoplásticos.
  • Materiales disimilares. Soldadura de materiales que por otras técnicas son difíciles de soldar.

Todas estas ventajas se traducen en una alta calidad y apariencia estética de las uniones.


En qué estamos trabajando actualmente

En la actualidad LORTEK trabaja en las siguientes líneas de la tecnología de soldadura láser:

  • Desarrollos de soldadura láser en aplicaciones para aeronáutica, automoción, energía, ferrocarril y bienes de equipo con diferentes materiales. Velocidades de soldadura superiores a 4 m/min.
  • Soldadura láser remota: Estrategias de soldadura basadas en haces dinámicos programados (wobbling).
  • Uniones de terminales de batería mediante láser (Al-Al, Cu-Cu, Al-Cu).
  • Uniones sin fusión del substrato mediante laser brazing.
  • Monitorización de proceso de soldadura: seguimiento de junta, verificación de calidad tras soldadura.
  • Uniones de precisión entre materiales disimilares de difícil soldabilidad.
  • Predicción de distorsiones en grandes estructuras y su corrección mediante enderezado láser (laser straightening).

Equipamiento específico

Fuentes láser en estado sólido de alta potentica y guiados por fibra óptica

  • Láser de disco de Trumpf de hasta 6 kW.
  • Láser de diodos de LaserLine de 3 KW.
  • Láser de Nd-YAG de Trumpf de 3 KW.
  • Laser de fibra de IPG de 1 KW.
  • Fibras ópticas de 200, 400 y 600 micras.

Cabezales de soldadura láser

  • Cabezales soldadura Trumpf con y sin aporte de material.
  • Cabezal de soldadura remota 3D de Scansonic.
  • Cabezal de soldadura y brazing con aporte de Scansonic.

Sistemas de soldadura

  • Robot KUKA – REISS con entorno de trabajo de 7 x 3 x 1,5 m.
  • 1 Robot FANUC Arcmate 120iC de 6 ejes y 2 ejes externo adicionales.
  • 2 sistemas de CNC de hasta 4 ejes (3 lineales y uno rotatorio) con control de Fagor.
  • Sensor de seguimiento de junta de Scansonic.
  • Sensores para control térmico de la soldadura: pirómetros, cámaras infrarrojas y de visión.

Publicaciones
y descargas

Publicaciones
2017
M. Froend, F. Fomin, S. Riekehr, S. Riekehr, P. Álvarez, F. Zubiri, S. Bauer, B. Klusemann N. Kashaev.
Fiber laser welding of dissimilar titanium (Ti-6Al-4V/cp-Ti) T-joints and their laser forming process for aircraft application.
Editor: Optics & Laser Technology, Issue 96, 2017, Page(s) 123-131, ISSN 0030-3992 DOI: 10.1016/j.optlastec.2017.05.017
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2018
Fedor Fomin , Martin Froend, Volker Ventzke, Pedro Álvarez, Stefan Bauer, Nikolai Kashaev.
Metallurgical aspects of joining commercially pure titanium to Ti-6Al-4V alloy in a T-joint configuration by laser beam welding.
Editor: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Issue 97/5-8, 2018, Page(s) 2019-2031, ISSN 0268-3768 DOI: 10.1007/s00170-018-1968-z
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2019
Pedro Álvarez , Rubén Escribano, Fidel Zubiri, Fedor Fomin, Nikolai Kashaev, Stefan Bauer.
Development of laser straightening (LS) strategies to remove distortion in welded aeronautical structures.
AIP Conference Proceedings 2113, 070003 (2019).
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2011
Fidel Zapiraina, Fidel Zubiria, Fermín Garciandía, Itziar Tolosa; Samuel Chueca, Aimar Goiria.
Development of Laser Welding of Ni based Superalloys for Aeronautic Engine Applications (Experimental Process and Obtained Properties).
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Casos de éxito

Soldadura láser de grandes estructuras aeronáuticas.

Desafío

Soldadura láser de grandes estructuras aeronáuticas.

Solución

Aplicación de soldadura láser con y sin aporte de material de aleaciones de Ti-6Al-4V y aluminio de alta resistencia (serie 2XXX y Al-Li) a altas velocidades (4 m/min) en estructuras de varios metros de longitud y con curvatura. Se emplea un sensor de seguimiento de junta y de penetración para asegurar la calidad de la unión.

Partners o alianzas estratégicas

Trabajo desarrollado en el marco de los proyectos DELASTI, LIGHTWELD y ECOTECH y con colaboración de empresas aeronáuticas.

Soldadura láser de componentes de acero para diferentes aplicaciones (ferrocarril, energía, eólico, electrodoméstico…)

Desafío

Soldadura láser de componentes de acero para diferentes aplicaciones (ferrocarril, energía, eólico, electrodoméstico…).

Solución

Aplicación de soldadura láser para la fabricación de componentes y estructuras de acero con diferentes requerimientos mecánicos, estéticos y funcionales.

Partners o alianzas estratégicas

Colaboración con empresas industriales de diferentes sectores para el desarrollo e industrialización del proceso de soldadura láser.

Soldadura láser remota de componentes de automoción

Desafío

Soldadura láser remota de componentes de automoción.

Solución

Aplicación de soldadura láser remota para la unión de diferentes materiales.

Partners o alianzas estratégicas

Colaboración con empresas industriales de diferentes sectores para el desarrollo e industrialización del proceso de soldadura láser.

Retos

Desafíos que hay que afrontar en los próximos años:

Soldadura de materiales de alta reflectividad y conductividad, como el cobre.
Soldadura de materiales disimilares con tendencia a la formación de fases intermetálicas frágiles.
Soldadura de materiales de diferentes espesores (tailored blanks).
Control de proceso mediante la monitorización de parámetros y visualización de variables físicas del proceso (temperatura, plasma, emisión acústica, etc.)
Incorporación de tecnologías de Inteligencia Artificial para la optimización de proceso y aprendizaje automático.

Dr. Pedro Álvarez

Investigador Referente en WAAM, Uniones Arco y Láser.

Doctor en Ciencias por la Universidad de Navarra. Desde 2007 es investigador en el área de Procesos. Actualmente lidera proyectos de investigación relacionados con tecnologías avanzadas de unión y fabricación aditiva de componentes metálicos. Está especializado en metalurgia y soldabilidad, tecnologías de soldadura (arco, láser, resistencia, fricción-agitación, chisporroteo). recargue y procesos de fabricación aditiva. Ha liderado diferentes proyectos europeos (2) y participado en otros como investigador (7). A nivel nacional ha participado en más de 60 proyectos de investigación básica y de investigación aplicada e innovación con empresas. Ha participado en numerosas conferencias internacionales relacionadas con fabricación aditiva y tecnologías de unión (más de 30) y es autor de 26 artículos científicos indexados que han sido referenciados 356 veces.

Es miembro del comité Técnico de Normalización AEN/CTN 14.

Es delegado de LORTEK en las plataformas europeas AM Platform y Joining Platform. Tiene buenas competencias de comunicación en euskara e inglés (certificado CAE), compromiso pleno y pasión por la investigación, el aprendizaje continuo y el desarrollo de negocio.

Es profesor y coordinador del Curso de Ingeniero Internacional de soldadura (IWE) y del Master de Fabricación Aditiva Industrial (Universidad de Mondragón).

En noviembre de 2018 recibió el reconocimiento del Gobierno Vasco como investigador excelente por su labor investigadora y mérito científico tecnológico.