无论是推出新产品还是扩大现有产品的生产规模，制造商都面临着更快、更可靠、更低风险地实现自动化的巨大压力。上市时间成为直接影响盈利能力、竞争力和客户满意度的关键指标。每一次延误都意味着收入的损失、机会的错失和成本的增加。
对于集成商和制造商而言，构建自动化生产系统通常需要从多个供应商处采购各种组件，如激光器、机器人、控制器和工具。这种分散的方法带来了复杂性、延误和风险。一旦出现问题，供应商之间的相互指责可能会造成严重的瓶颈，延长投产时间并增加成本。
为各行业提供更好的激光自动化解决方案一直是 IPG Photonics 的工作重点之一。作为一家完整的自动化系统供应商，IPG 与制造商合作，与他们的生产团队一起设计、构建、安装和维护一个完全集成的生产解决方案。我们发现，只要有一家供应商负责解决方案的每个部分，制造商就能更快地投入生产，消除意外情况，并依靠单一资源提供支持。
在本文中，我们将讨论与综合激光自动化解决方案供应商合作的好处，特别是正确的合作伙伴如何帮助您最大限度地降低风险，并为长期成功奠定更坚实的基础。
自动化的传统途径
制造商通常采用两种策略之一来实施定制自动化系统：自己建造或聘请系统集成商。虽然这两种方法都能奏效，但它们往往隐藏着风险，尤其是对于基于激光的流程而言，这些风险会影响产品的上市时间、成本和整体系统性能。
对某些人来说，从不同供应商采购单个构件似乎是一种更灵活或更具成本效益的方法。但是，零散集成的实际成本往往远远超过一开始节省的费用。
当组件来自不同的供应商时，使它们协同工作的重任就完全落在了最终用户身上。这在每个阶段都会产生风险：不匹配的接口、未经验证的工艺兼容性、不明确的责任以及延长的系统调试时间。每个集成缺口都会造成延误、意外的工程时间和额外的成本。
最大的困难往往出现在安装开始之后。由于涉及多个供应商，诊断和解决问题可能会变成相互指责的游戏，每个供应商都会指出是其他供应商的组件造成的。与此同时，生产时限缩短，内部资源被占用，成本攀升。当零敲碎打的系统完全投入使用时，制造商往往会意识到，他们在时间、金钱和挫折感上的花费，远远超过了从一开始就采购完全集成解决方案的成本。
系统集成商旨在解决这一问题。但大多数集成商都有一个很大的局限性。虽然他们都是机器人、控制和系统工程方面的专家，但很少有公司在激光与材料的相互作用、激光加工优化或光学系统设计方面拥有深厚的专业知识。因此，与集成商的合作往往涉及层层分包和技术所有权的分割。如果出现问题，集成商和自己的供应商之间可能需要往返数周才能解决问题。
单一来源方法
IPG 如何解决这些问题？我们不就是名单上的另一家集成商或组件供应商吗？
大多数人都知道 IPG Photonics 是工业光纤激光器的先驱和市场领导者。但很多人可能不知道，IPG 已经发展成为一家不仅仅是激光器制造商。
如今，我们拥有提供真正的自动化单源解决方案所需的所有专业知识和资源。当然，我们也提供激光器；但我们还集成了光学器件、机器人系统、运动平台、工具、控制系统、视觉解决方案，甚至安全防护罩--所有这些都经过精心设计，可无缝协作。从独立的工作站到用于大批量生产的完整自动化生产线，系统的每一个元素都建立在我们在激光/材料互动和工业自动化方面的深厚专业知识之上。没有责任分工，没有层层转包，也没有系统性能的不确定性。
我们的能力远不止于硬件。我们在项目生命周期的早期就与客户合作，通过应用开发、可行性研究和虚拟仿真来开发正确的激光工艺。然后，我们在内部设计、建造和验证系统，以最大限度地减少安装过程中的意外情况。一旦部署完成，我们将提供支持、操作员培训和全天候服务。IPG 自动化系统的用户自始至终只需与我们保持单点联系。
我们发现：我们的客户可以更快、更顺利地投入生产，而且风险更低。IPG 负责自动化系统本身，使制造商能够专注于提高产量，而不是排除故障。
从激光与材料的相互作用到设计模具，甚至是针对激光加工进行优化的零件，了解这一切是如何工作的，可能会让人望而生畏。让我们看看我们为自动化系统开发提供的一些资源，以便更好地了解情况。
应用程序开发：成功的基础
IPG 与其他集成商的区别从一开始就显而易见。我们首先对激光工艺本身进行研究、测试和鉴定。这一点至关重要，因为要获得可靠的生产结果，需要在实际条件下开发出经过验证和优化的工艺。
这项工作由全球应用实验室的应用团队负责。激光科学家和应用工程师与制造商合作，针对每种应用开发经过充分验证的工艺。无论是焊接、清洗、纹理加工、切割还是增材制造，我们团队的目标都是确保在系统构建开始之前就实现最佳结果。
这种最早阶段的合作大大降低了下游风险，因为它使我们能够在经过测试和优化的基础上构建系统。这是确保从原型到生产无缝过渡的关键。
降低自动化风险的先进工具
这种严谨的分析思维同样适用于开发完整的自动化系统。我们在此使用的最有价值的工具之一就是虚拟化。
一直以来，自动化系统制造商都依赖于费力且成本高昂的 "并行工程 "周期。这包括制造物理原型，然后对其进行测试，以验证设计或揭示意外问题。这一过程反复进行，直到系统得到令人满意的验证并达到最终形态。这种传统方法虽然有效，但每次发射都会增加大量时间、成本和风险。
如今，IPG 利用先进的虚拟制造工具，大大缩短和简化了并行工程周期。通过对自动化系统进行数字模拟、分析和优化，我们可以在风险进入原型阶段之前就发现并消除它们。在这项工作中，我们采用的最有价值的两个工具是变异模拟分析 (VSA) 和焊接变形分析 (WDA)。
利用 VSA，IPG 可以对一个零件或组件进行数以千计的 "数字构建 "建模和仿真。实际上，工艺的方方面面都包含在模拟中。例如，VSA 包含零件和组件的三维模型，以及工具、工件夹持装置和系统中的任何其他辅助机械组件。有限元分析用于模拟所有这些机械部件的强度和耐用性。机器人模拟用于模拟物理机器人在现实世界中的运动。
VSA 向我们展示了部件公差的自然变化如何影响制造组件的关键特征。该软件可分析模具和工件夹持装置的性能，预测最终零件关键尺寸特征的统计变化。这为减少优化产品和工具所需的时间和成本提供了强有力的手段。
WDA 还能进一步模拟焊接过程对零件几何形状的影响。通过对材料特性、热影响区、焊接顺序和夹具进行建模，WDA 可以预测可能发生变形的位置。然后，它会建议改变工艺流程、工具或零件设计，以减轻任何问题。结果是更好的焊接--变形最小、残余应力低、强度最大--而无需在实际零件上执行大量的测试循环。
IPG 提供一系列自动化解决方案
IPG 的自动化系统是什么样的？
每家制造商面临的挑战都不尽相同。有些制造商希望采用标准化的解决方案，立即上线新的激光加工工艺。而另一些制造商则需要针对特定的大批量生产环境，从头开始建立一套单独设计、完全定制的系统。IPG 在这两个终端以及两者之间的任何地方都能提供解决方案。我们与每位客户合作，根据他们的目标、时间表和预算来确定正确的路径。
有些应用可以使用我们预配置产品的增强版，如LaserCell 2000。这些独立的工作单元完全集成了 IPG 激光器、光学器件、运动系统和安全外壳。它们非常适合那些需要成熟、高效的解决方案，而又不需要花费时间和成本进行定制设计的企业。
从标准系统开始构建可最大限度地减少工程设计工作量，并大大缩短生产时间。这些工具可通过各种部件装载/卸载和处理选项、机器人、视觉系统等进行定制。这使它们能够无缝集成到现有生产线中，或优化其执行特定任务的能力。
当应用要求更加独特时，我们会设计和建造定制的自动化系统。这些系统可包含多种元素，如视觉系统、专用工具、先进的机器人技术、零件处理、可编程逻辑控制器和通信接口，范围从单个独立工作站到大批量多工作站系统。
这些系统是根据客户的工艺、材料、生产率和质量要求专门定制的。虽然开发成本较高，耗时较长，但定制解决方案可以提供最高的性能和投资回报率。
无论您是选择建立在我们的标准系统基础上，还是让我们为您量身打造一条全自动生产线，您都将受益于我们的单点责任制，以及我们久经考验的按时、按预算交货的能力。与 IPG 合作，您还可以使用我们的全球服务和支持网络，包括专家安装、实践培训和持续的技术援助，使您的系统保持最佳运行状态。
应用：焊接及其他
哪些应用可以使用 IPG 自动激光解决方案？
焊接仍然是我们最常见的应用，不过在过去几年中，我们所服务的焊接任务的范围和种类已大大扩展。例如，在汽车行业，激光焊接已成为支持轻量化计划和越来越多地使用高强度合金钢的重要工具。因此，IPG 系统被用于焊接面板、门环、白车身下部结构、齿轮、座椅框架等，以最小的热变形提供坚固、精确的接头。
在过去几年中，电动汽车制造已成为汽车制造的另一个重要领域。与其他汽车生产领域相比，这些任务经常涉及不同的材料、装配技术和更高的精度水平。因此，它们对生产焊接系统同时提供卓越的焊接质量和高产量提出了挑战。我们的虚拟化工具极大地促进了实现这些目标的自动化激光工具的开发。这些工具使我们能够缩短开发时间，同时提供卓越的结果。
但除了焊接，我们还支持更广泛的制造工艺。我们在激光与材料相互作用方面拥有深厚的专业知识，因此能够处理从清洁、纹理加工、切割、加热/干燥到增材制造的各种应用。
例如，IPG 激光自动化可实现高效的表面清洁（可替代机械刷洗或化学处理）、表面纹理加工（可改善附着力和外观）以及金属和复合材料的精密切割。这些非接触式激光工艺可提高质量、减少维护并提高产量，同时还能顺利集成到自动化生产环境中。
无论是连接轻质合金、准备粘接表面，还是切割复杂形状，IPG 自动化解决方案都能将激光加工的优势带入新的应用领域，帮助制造商简化操作，提高产品性能。
为更复杂的世界提供更智能的自动化系统
当今的制造工艺比以往任何时候都更加复杂，更具挑战性。材料在不断变化。零件几何形状变得更加复杂。产量不断增加，而公差窗口却在缩小。
在这种环境下，沿用传统的自动化途径--无论是自己构建系统还是依赖通用集成商--可能无法提供制造商保持竞争力所需的速度、精度或可靠性。
基于激光的现代生产方法需要更智能的方法。这种方法以深厚的工艺知识、广泛的自动化专业知识和全面的系统工程能力为基础。我们的目标是为客户提供这些核心能力，以增强他们的能力，并继续推动制造业的发展。
激光自动化入门
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