埃马克激光科技，如何利用其旗舰产品ELC 6系统加速关键动力总成部件的生产？
电动汽车在全球范围内的迅速普及，预示着生产计划人员必须加大对电动汽车关键零部件的生产力度，其中尤为关键的是转子轴。转子轴作为电能转化为动能并传递给传动系统的核心部件，其重要性不言而喻。
与内燃机的曲轴相比，转子轴需应对更高的转速（高达20,000转/分钟，而曲轴仅为3,500转/分钟）。因此，转子轴的制造必须遵循严格的公差标准，因为即使是最微小的不平衡，也可能对电机的使用寿命造成显著影响。
传统上，转子轴是实心的，但采用两部分设计的中空转子轴具有显著优势。首先，中空设计允许整合内部冷却通道，从而优化热管理并提高电机效率。此外，从实心部件转向组装式转子轴还带来了其他好处，如减轻部件重量，进而降低原材料成本。
更重要的是，由于单个部件的自适应性更强，因此更容易根据不同需求调整转子轴的设计。“你有更多的设计自由，”德国埃马克激光技术公司的报价工程主管Konrad Eibl强调说，“例如，你可以在单个部件上设计内部几何形状，这在实体部件上是无法实现的。”
在制造这些两件式转子轴的过程中，激光焊接扮演着核心角色。埃马克的ELC 6机器是高精度激光焊接系统的典范，其年产能高达50万个转子。
ELC 6的一个显著特点是其旋转分度系统，该系统通过同时实现加载/卸载和加工，实现了并行处理。这意味着当一个部件正在被焊接时，转台的另一侧可以同时进行加载和卸载，从而显著减少了循环时间，并实现了动力总成部件周向焊接的大批量生产。
“也许这是德国工程的特色——我们试图在一台机器内完成所有工作，”Eibl表示，“当然，你必须注意所需的循环时间。最高的投资通常是在激光焊接上，因此它应该是系统中‘最慢’的部分，这意味着这个部分不应该等待其他过程。因此，我们的目标是设计一个具有并行进程的系统，以达到最佳效率。”
ELC 6专门致力于转子轴的大批量生产。其激光焊接过程从一个龙门架开始，该龙门架负责将单个转子轴部件转移到转台上。埃马克的LC 4激光清洗机可以与ELC 6相连接，利用脉冲激光辐射有效去除污垢和有机物质。组件被连接在主轴上，并感应预热至理想的加工温度。
随后，埃马克的EC Seam系统利用三角测量方法精确扫描焊缝的轮廓，并根据需要重新调整焊头的位置。该系统的工作原理是在焊缝上投射一条激光线，并使用焊接头中的相机围绕部件的周长进行多达20次的测量。埃马克专有的EC Seam软件负责执行焊缝位置控制，在焊接过程中，焊接头会持续跟随这20个点。垂直对准的工件在旋转时，激光光学保持静止，仅对工件进行轻微的垂直调整。同时，高温计在整个焊接过程中连续监测温度，以确保焊接质量的稳定性和一致性。
“使用正确的工具对于精确测量激光束的集中能量至关重要，”Eibl强调说，“首先，它能确保你以最佳效率将所有能量集中在工件上。同时，你不希望热量散失并分布在工件内部，因为这会导致变形。”
一旦焊接完成，组装好的转子轴便被运出ELC 6，随后新的部件进入机器，开始新一轮的焊接过程。
那么，埃马克ELC 6与其他激光焊接机的独特之处在哪里呢？首先，其焊接头配备了数控定位单元。
“焊接头的数控定位单元极大地增加了机器的灵活性，”Eibl解释说，“因为它可以实现垂直、水平移动，以及旋转。因此，你可以灵活地生产各种工件，而无需手动切换。
你可以从侧面焊接一个工件，然后自动转换，从顶部焊接下一个工件。你还可以在一定角度进行焊接，甚至完成一些特殊的应用，如插补——这意味着在加工过程中，如果工件需要改变角度，机器也能轻松应对。例如，我们在椭圆部件的焊接上就是这样操作的。”
当涉及到重新配置时，优先考虑自动转换而不是手动转换具有多个显著优点。由于手动更换工具可能导致激光错位，新批次的第一部分总是需要作为牺牲品进行检查。而随后的切割、抛光、蚀刻和显微分析可能会增加一个小时的停机时间。而自动转换则消除了这种需要，不仅节省了大量的时间，还减少了材料浪费。
此外，根据Eibl的说法，ELC 6的另一个显著优点是其“一流的维护活动可达性”。
“当你走到ELC 6机器前，打开前门，向前走一步，”Eibl描述说，“你真的会感觉自己站在机器里面，所有相关的工艺设备都在你面前一览无余。”
埃马克的激光焊接系统之所以与众不同，自动化是一个关键因素。毕竟，就在十年前，这家公司还叫埃马克自动化。从那时起，激光焊接已经成为其核心业务，但作为自动化公司的丰富经验仍然为其提供了巨大的帮助。
埃马克的生产线涵盖了机器人和装载龙门、托盘输送机、堆垛单元以及埃马克自己的TrackMotion系统。在设计满足客户需求的系统时，Eibl认为重点应该放在保持简单和经济上。例如，他建议使用龙门式装载机而不是六轴机器人将原始零件从传送带运送到激光清洗机，因为在这种情况下不需要机器人的灵活性，而且龙门式装载机可以节省空间并降低成本。
Eibl主张，激光焊接的最佳方法是避开复杂的大型表盘机器，而选择快速灵活的焊接机。
“如果你需要增加复杂性以使流程更快，那就在自动化中进行，”Eibl建议说，“我们的方法是将激光焊接保持在一台机器上，然后在旁边建造其他工作站。这样循序渐进的方式更容易实施，也更有效。”
埃马克：提供一站式服务
埃马克为制造系统提供全面的技术支持，涵盖从原始锻造部件到完全完成的研磨部件的整个过程。作为单一来源的供应商，我们能够保持对系统多个方面的控制，包括自主开发龙门架、软件编程以及维护等。这种做法确保了不同生产阶段之间的兼容性和顺畅性。
“我们把激光清洁、刷牙、超声波检测等所有子工序都整合在一起，我认为这在行业中是独一无二的。”他强调说，“市场上没有其他公司能够一次性完成如此多的工序。”
这种集中式方法还带来了另一个显著优势，即最大限度地减少了生产停机时间。因为客户在遇到任何问题时，都可以直接联系我们这一单一的联系点，从而快速得到解决。
在大多数情况下，埃马克的流程链始于销售团队与项目工程师的紧密合作。在报价阶段，我们就会共同开发大部分概念系统。一旦业务授予埃马克，设计团队就会接手，机械和电气工程师将携手合作，将系统投入实际使用。与此同时，软件编程团队也会开始制定将在激光单元中使用的自动化周期。
随着这一切的展开，工艺开发可以在埃马克位于德国休巴赫的激光应用中心进行，同时在中国太仓和美国密歇根州的法明顿山也可以同步进行。这种紧密的合作模式使我们能够最有效地满足当地项目的要求。
“当机器正在制造、采购或组装时，埃马克的激光应用中心可以在类似甚至相同的设备上并行工作。”Eibl解释说，“这些设备后来将用于大规模生产。一旦工艺完全开发出来，它就可以轻松地集成到实际的生产系统中。”
在最终装配阶段，我们会根据客户的工件对系统进行定制，并进行径流测试。埃马克还会在客户工厂交付和重新组装系统，并提供重新调试支持。
除了工艺开发外，埃马克的激光应用中心还提供与最终生产中使用的相同工具的原型设计服务。这消除了从不同机器上的原型转移到实际生产系统时可能出现的潜在问题。此外，激光应用中心还可以支持有限的批量生产运行，在主要生产系统仍在建设中时，提供使用预期工具制造的零件。
“在动力总成部件的激光焊接方面，我们拥有丰富的经验。”Eibl自信地说，“我们的团队有能力处理完整的系统，并且对从第一个流程步骤到最后一个流程步骤都有全面的了解。有了这个功能，客户就可以获得一个完整的流程链计划和证明，确保关键事项都不会被遗漏。”
