Laserowa innowacja w produkcji Lexusów
Nadwozia nowych Lexusów odznaczają się podwyższoną wytrzymałością i sztywnością, zwiększającą bezpieczeństwo pasażerów i zapewniającą lepszą stabilność podczas jazdy. Zalety te uzyskano dzięki starannemu projektowaniu, użyciu nowych materiałów oraz nowatorskiej technologii spawania laserowego.
Podstawową, stosowaną od wielu lat metodą łączenia elementów nadwozi samochodów, jest oporowe zgrzewanie metali. Technologia ta, szybsza i tańsza od konwencjonalnego spawania, polega na punktowym rozgrzaniu w ciągu ok. 2,5 sekundy dociśniętych do siebie blach prądem elektrycznym o wysokim natężeniu, który jest doprowadzany przez przyłożone po ich obu stronach elektrody. Wadą tego sposobu jest nagrzewanie się znacznego obszaru materiału wokół spoiny, co powoduje deformacje łączonych elementów. Dlatego punktowe spoiny muszą być od siebie oddalone, co ogranicza wytrzymałość połączenia.
Toyota Motor Corporation, macierzysty koncern Lexusa, opracowała i wdrożyła do procesu produkcji nadwozi nowatorską technologię spawania laserowego LSW (Laser Screw Welding), pozwalającą uniknąć tych problemów. Miejsce połączenia elementów jest tu nagrzewane w ciągu od 0,3 do 1 sekundy promieniem lasera o dużej mocy - krótszy czas nagrzewania sprawia, że dostarczone ciepło rozchodzi się po znacznie mniejszym obszarze. Ogranicza to radykalnie deformacje elementów, dzięki czemu spoiny mogą być rozmieszczone gęściej, a wytrzymałość uzyskanego połączenia jest większa. Dodatkowe korzyści to znaczne skrócenie procesu łączenia elementów i mniejsze zużycie energii, a zatem i obciążenie środowiska.
To jednak nie koniec zalet. W przeciwieństwie do zgrzewania oporowego, gdzie elektrody muszą zostać umieszczone po obu stronach spoiny, spawanie laserem wymaga dostępu tylko z jednej strony, co umożliwia łączenie w ten sposób struktur tworzących zamknięte przestrzenie, np. słupków nadwozia. Mało tego - promień lasera, umieszczonego na precyzyjnie sterowanym ramieniu robota, może być emitowany ze znacznej odległości, jest więc również w stanie dotrzeć w miejsca o ograniczonym dostępie. Technologia LSW umożliwia także spawanie nawet do czterech warstw blachy, co otwiera przed konstruktorami nowe możliwości.
Kolejne zalety to elastyczność - na tej samej linii produkcyjnej można łączyć zarówno elementy stalowe, jak i aluminiowe bez zmian oprzyrządowania, co znacznie obniża koszty produkcji. Ponadto długość linii produkcyjnej do spawania LSW jest około dwukrotnie mniejsza, niż do zgrzewania oporowego, a to przekłada się na niższe koszty utrzymania zakładu.
Technologia spawania laserowego LSW została po raz pierwszy zastosowana w produkcji flagowego modelu Lexusa, luksusowej limuzyny LS 400, jako uzupełnienie zgrzewania punktowego. Z czasem liczbę spoin laserowych zwiększono, dążąc do całkowitego wyeliminowania zgrzewania oporowego. Technologię tę wprowadzono również do produkcji kolejnych modeli - obecnie wykorzystywana jest ona przy wytwarzaniu nadwozi Lexusów IS, NX, RC F i GS F, a także opartej na platformie TNGA (Toyota New Global Architecture) najnowszej generacji Toyoty Prius.
