Soldadura láser multifoco para carrocerías automotrices

La multinacional automotriz Gestamp, en colaboración con TRUMPF, ha desarrollado un proceso de soldadura láser multifoco diseñado para la fabricación eficiente de componentes estructurales de gran formato en la industria automotriz. La tecnología responde a la necesidad de reducir peso, complejidad y costes en la producción de carrocerías.

Requisitos crecientes en la fabricación automotriz
La producción de vehículos evoluciona hacia arquitecturas con menos componentes, mayor integración funcional y uso de materiales avanzados. En este contexto, los fabricantes buscan soluciones que permitan reducir el número de piezas sin comprometer la seguridad estructural ni la eficiencia del proceso productivo.

Gestamp aborda este enfoque mediante su familia de componentes estructurales de gran formato, fabricados por conformado en caliente a partir de aceros de alta resistencia. Estos elementos permiten disminuir el número de uniones en el ensamblaje final, reduciendo la complejidad operativa, el consumo de recursos y los costes asociados.

Desafíos en la unión de aceros recubiertos
El uso de aceros templados en prensa con recubrimiento de aluminio-silicio (AlSi) introduce dificultades específicas en los procesos de unión. Este recubrimiento mejora la resistencia a la corrosión, pero complica la soldadura debido a su comportamiento durante la fusión.

Los métodos convencionales, como la soldadura por puntos, presentan limitaciones en aplicaciones con piezas de gran formato y geometrías complejas. En procesos de soldadura láser tradicionales, la eliminación previa del recubrimiento AlSi era necesaria para garantizar la calidad de la unión, lo que añadía etapas adicionales y reducía la eficiencia global.

Proceso G-Weld y limitaciones iniciales
Gestamp había desarrollado previamente el proceso G-Weld, basado en un cordón solapado con geometría específica para chapas a medida. Este enfoque permite cordones más estables y velocidades de soldadura hasta cinco veces superiores en comparación con métodos convencionales.

Sin embargo, la necesidad de retirar el recubrimiento antes de la soldadura limitaba el potencial del proceso en entornos industriales, al introducir tiempos adicionales y aumentar la complejidad operativa.

Conformación de haz multifoco: principio de funcionamiento
La solución desarrollada junto con TRUMPF se basa en la conformación del haz láser mediante tecnología multifoco. En este enfoque, el rayo láser se divide en cuatro haces individuales con igual aporte energético. Cada uno combina un rayo central con un componente anular que estabiliza el baño de fusión.

Este diseño permite una mezcla homogénea del recubrimiento AlSi en el material fundido, evitando la formación de ferrita, una estructura cristalina que reduce la resistencia mecánica de la unión. Además, la estabilización del baño de fusión minimiza la generación de salpicaduras y mejora la consistencia del cordón.

El resultado es una soldadura con alta resistencia mecánica y propiedades de tracción adecuadas para aplicaciones estructurales críticas.

Impacto en velocidad, calidad y accesibilidad
La integración del proceso multifoco permite eliminar la etapa de retirada del recubrimiento, reduciendo el número de operaciones y mejorando la eficiencia del flujo de producción. La velocidad de soldadura se mantiene elevada, mientras que la calidad del cordón se incrementa de forma consistente.

En componentes de gran formato, la accesibilidad del láser representa una ventaja adicional frente a tecnologías convencionales, ya que permite trabajar en geometrías complejas sin reducir la velocidad del proceso. Asimismo, la posibilidad de realizar soldaduras parciales genera superficies semivisibles, con menor impacto en el acabado final.

Aplicaciones en el ecosistema automotriz
Esta tecnología está orientada a la fabricación de carrocerías, especialmente en la producción de componentes estructurales de gran tamaño utilizados en plataformas de vehículos ligeros y eléctricos. La combinación de reducción de peso, mejora estructural y simplificación del ensamblaje contribuye a optimizar el rendimiento global del vehículo y la eficiencia de la cadena de producción.

Validación industrial y desarrollo conjunto
El proceso ha sido validado internamente por Gestamp, confirmando su viabilidad para aplicaciones industriales. La colaboración técnica con TRUMPF ha permitido integrar conocimientos en materiales, procesos de conformado y tecnologías láser para desarrollar una solución adaptada a los requisitos de la fabricación automotriz avanzada.

El enfoque conjunto ilustra la transición hacia procesos de unión más flexibles y automatizados dentro del ecosistema automotriz, donde la integración de tecnologías láser desempeña un papel clave en la evolución de la producción de carrocerías.

Editado por Romila DSilva, editora de Induportals, con ayuda de IA.