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FP7

ORBITAL — Resultado resumido

Project ID: 262455
Financiado con arreglo a: FP7-SME
País: España

Rayo láser en órbita automática adecuado a los requisitos de la industria

Un grupo de científicos financiados por la Unión Europea ha desarrollado un sistema de soldadura por láser a medida que se adapta a las tareas complejas de sellado de tubo a lámina empleadas en los procesos de fabricación de intercambiadores de calor de grandes dimensiones. La tecnología ha sido muy bien recibida por los fabricantes europeos de intercambiadores de calor de carcasa y tubo, quienes se enfrentan a una
Rayo láser en órbita automática adecuado a los requisitos de la industria
competencia muy fuerte y operan en un mercado que debe superar los escollos planteados por el aumento en los costes de la energía y del metal. El proceso de soldadura brinda una gran oportunidad de recuperar el terreno perdido. La sustitución de los procesos de soldadura convencionales por soldaduras láser automatizadas podría mejorar la calidad del producto y la velocidad de soldadura, así como reducir el consumo energético. Para ello, es necesario solucionar los problemas de compatibilidad relacionados con los sellos grandes de tubo a lámina y con las interferencias provocadas por la transmisión de vibraciones a través del suelo de las fábricas.

A partir de las aportaciones de los socios del sector, el equipo científico del proyecto ORBITAL («Design, development and evaluation of an orbital laser welding head») desarrolló el prototipo de un nuevo cabezal de soldadura láser adaptable a las operaciones de producción de los intercambiadores de calor de grandes dimensiones. La unión de tubos se realiza desde la década de los sesenta mediante soldadura orbital, una técnica que actualmente emplea un mecanismo de rotación controlado por ordenador para hacer girar la pistola de soldadura alrededor de los tubos (en órbita) que van a unirse, lo que ofrece ventajas significativas con respecto a la soldadura manual. Dos aportaciones importantes del proyecto ORBITAL han sido la utilización del láser en la soldadura orbital en condiciones de vibraciones externas extremas, así como la aplicación del proceso para realizar el sellado de tubos a láminas.

El sistema ORBITAL consta de un cabezal del láser orbital, el robot industrial en el que va montado (el sistema de control numérico computarizado, CNC) y el acoplamiento de los sistemas de posicionamiento. El cabezal láser contiene lentes que moldean y guían el rayo láser por la pieza de trabajo. El sistema de control garantiza un control en tiempo real, una velocidad de aplicación elevada y una precisión alta. El robot se acopla al cabezal orbital para favorecer el centrado automático del cabezal de soldadura durante la introducción en el tubo, así como para optimizar la precisión y la repetibilidad. El sistema de posicionamiento está sujeto a la pieza de trabajo durante la tarea de soldadura, mientras que una pieza innovadora de acoplamiento mecánico impide que las vibraciones se transmitan del suelo del taller al cabezal de soldadura.

Los científicos de este proyecto han desarrollado con éxito el sistema de soldadura láser orbital necesario para realizar soldaduras de tubo a lámina durante la fabricación de intercambiadores de calor industriales. Teniendo en cuenta el crecimiento continuado del mercado europeo de intercambiadores de calor así como la dura competencia existente, se espera que la repercusión de la tecnología de ORBITAL sea muy positiva para los fabricantes de estos equipos y para la economía de la UE a pesar de su elevado coste de instalación unitaria.

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