Im Blitz-Tempo von Punkt zu Punkt

Von unserem Redaktionsmitglied Dr. Bernhard Reichenbach bernhard.reichenbach@konradin.de

Einen Aussteller- und Besucherrekord verzeichnete die Messe Laser, die kürzlich in München stattfand. Die 950 (+ 20 %) Aussteller begrüßten rund 23 500 Besucher, davon über die Hälfte aus dem Ausland (2003: 46 %). Die Besucherzahl stieg um etwa 10 % und unterstreicht damit die Bedeutung der Schau als weltweit wichtigster Treffpunkt der Laserbranche. Die Messe deckte alle Bereiche der optischen Techniken ab, inklusive der Makro- und Mikro-Materialbearbeitung sowie dem Markieren und Beschriften. Unter den vorgestellten Produkt- und Verfahrensneuheiten gab es eine Reihe spektakulärer Weltpremieren, darunter das Hybridschweißen von Kunststoffen (siehe Heft 22/23, Seite 61).

Zu den wirtschaftlich interessantesten innovativen Verfahren, die auf der Messe präsentiert wurden, zählt die Remote-Bearbeitung von Werkstücken aus Metall oder Kunststoff mittels Laser-Scannern. Diese ermöglichen mit Hilfe von Spiegeln eine schnelle Verlagerung des Strahlfokus von einer Bearbeitungsstelle zur nächsten. Dies senkt die Prozess-Nebenzeiten erheblich und bietet damit eine wirtschaftliche Alternative zu konventionellen Verfahren wie dem Widerstandspunktschweißen. Es ist daher nicht verwunderlich, dass beispielsweise das Remote-Schweißen speziell für Anwendungen im Karosseriebau gegenwärtig große Resonanz in der Automobil- und Zuliefererindustrie findet.

Makro-Bearbeitung

Eines der Messe-Highlights war die Laserworkstation LWS-Remote der Sitec Industrietechnologie GmbH, Chemnitz. Es handelt sich dabei um ein hochdynamisches Strahlführungssystem für das Remote-Schweißen mittels CO2-Laser hoher Strahlqualität im Leistungsbereich bis – derzeit – 6 kW. Dank der neuartigen mechatronischen Lösung mit Parallelkinematik lasse sich der Fokuspunkt auf über 600 m/s² beschleunigen, erklärte Projektingenieur Jens Hahn. „Dies ermöglicht extrem schnelle Punkt-zu-Punkt-Bewegungen.“ Speziell beim Fügen großformatiger Bauteile mit vielen Nahtsegmenten arbeite das System hocheffizient. Die Schweißkonturen seien beliebig zu programmieren. „Bei einer maximalen Brennweite der Fokussierlinse von 1600 Millimeter steht ein großer Arbeitsraum bei geringem Grundflächenbedarf zur Verfügung“, hob Hahn hervor.

Ein spezielles Remote-Bearbeitungssystem stellte auch das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS), Dresden, vor. Es besteht aus einer neuentwickelten 3D-Strahlablenkoptik und einem Standard-Industrieroboter, die durch ihre spezielle Steuerung als gekoppeltes Achsensystem zu betreiben sind. Strahlquelle ist ein YAG-Hochleistungslaser hoher Strahlqualität. Während des Schweißens übernehmen die drei Achsen der Strahlablenkoptik die hochdynamischen Anteile der Laserspot-Bewegung. Der Roboter bewegt gleichzeitig die Strahlablenkoptik und sorgt damit für eine gute Erreichbarkeit und Zugänglichkeit der Schweißpositionen. Die exakte zeitliche und örtliche Synchronisation der Bewegungsachsen soll hohe Bearbeitungsgenauigkeiten sicherstellen. Alle optischen Komponenten sind für die Übertragung von bis zu 4 kW Laserleistung ausgelegt.

Einen Remote-Kopf, der die Auslastung von Laserschweiß-Robotern steigern und damit die Kosten senken soll, präsentierte die Highyag Lasertechnologie GmbH, Stahnsdorf. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem der Laserfokus nur in 2D genutzt wird, ist mit dem Remote-Kopf der Vorstoß in die dritte Dimension gelungen: Der Laserstrahl wird nicht mehr nur horizontal über das Teil geführt, sondern kann auch vertikal auf der vorgegebenen Höhe fokussiert werden. Die Fokusposition Z wird dabei – unter Berücksichtigung der Roboterbewegung – direkt angesteuert. Bei jeder Veränderung der Z-Fokuslage soll ein konstanter Fokusdurchmesser sichergestellt sein. Abbildungsfehler sind fast ausgeschlossen, und mangelhafte Schweißresultate in Folge von Unschärfen im Randbereich lassen sich vermeiden.

Das Roboter-Modell Robocut K 300.scan der Robot-Technology GmbH, Kleinostheim ist mit einem 2-Achsen-Laserscanner ausgestattet, der Konturen jeglicher Art hochpräzise und extrem schnell schneiden und beschriften kann. Bei stehendem Roboter deckt der integrierte Scanner eine Bearbeitungsfläche von 150 mm x 150 mm ab. Zum Bearbeiten kann der Roboter den Scanner, der eine Bearbeitungsoptik von 200 mm Brennweite besitzt, universell an die Teile heranführen. Auf der Messe wurde unter anderem das Perforieren von Kunststoffteilen vorgeführt, was mit einer Frequenz von über 80 Löchern/s erfolgte. Bei Bedarf kann der Roboter auch mit einer herkömmlichen Schneiddüse versehen werden.

Der Robocut K 300.scan basiert auf dem Laserschneidroboter Robocut, dessen jüngste Version zu den Stars der Messe zählte. Die Strahlführung des modern-designten Roboters wurde komplett überarbeitet und seine Leistungsdaten verbessert. „Wir haben die Anzahl der Strahlführungs-Komponenten auf rund die Hälfte reduziert“, berichtete der Geschäftsführende Gesellschafter Stefan Maier. „Das System kommt jetzt mit nur noch zwei Spiegeln aus.“ Integriert ist ein kompakter 600-W-sealed-off- CO2-Laser des Typs Rofin SC x60 der Rofin-Sinar Laser GmbH, Hamburg, der eine hohe Strahlqualität bietet. Dadurch eignet sich der Roboter nicht nur für Schneidanwendungen im Kunststoff-, sondern auch im Metallbereich. Bei Stahlteilen sollen Dicken bis 3 mm zu bearbeiten sein. Der Roboter bildet die Basis der flexibel einsetzbaren Laserschneidzelle Flacs RT C-Series, die ebenfalls gezeigt wurde.

Zu den von Rofin-Sinar vorgestellten Neuheiten zählen zwei leistungsstarke CO2-Slab-Laser: der Rofin DC 080 W und der Rofin DC 040. Ersterer wurde in der Kompaktversion mit integriertem Steuerschrank präsentiert. Mit einer mittleren Ausgangsleistung von 8 kW ist er vornehmlich für Schweißaufgaben konzipiert. Besonders bei Anwendungen, bei denen material- oder bauteilbedingt eine große Schweißtiefe erforderlich ist, ermöglicht eine hohe Strahlqualität schmale Schweißnähte bei in dieser Leistungsklasse – laut Anbieter – konkurrenzloser Einschweißtiefe. Auch bei Anwendungen, die hohe Schweißgeschwindigkeiten erfordern, etwa beim Fügen von Rohren, Profilen oder Tailored Blanks, soll der Laser Vorteile bieten.

Mit dem diffusionsgekühlten Rofin DC 040, der eine mittlere Ausgangsleistung von 4 kW besitzt, offerieren die Hamburger eine kompakte CO2-Strahlquelle für industrielle Schneidanwendungen auch im Dickblechbereich. „Dank hoher Strahlqualität und Leistung sind damit Bearbeitungsgeschwindigkeiten möglich, die deutlich über den mit konventionellen Lasern dieser Leistungsklasse erreichbaren Geschwindigkeiten liegen“, betonte Dr. Volker Auerbach, Geschäftsführer des Bereichs Macro.

Mikro-Bearbeitung

Mit der jüngsten Version ihres Lasersystems Raycutter war die Laserpluss AG, Kirschweiler, in München vertreten. Die Kompakt-Anlage wird eingesetzt zur Präzisionsbearbeitung von Kunststoffen, Metallen und Hartstoffen wie Keramik, Hartmetall, Diamant oder Silizium. Es sollen sich damit beispielsweise Präzisionswerkzeuge mit besonders komplexen Konturen bearbeiten lassen – und dies nacharbeitsfrei. Zu den möglichen Verfahren gehören Schneiden, Bohren sowie 3D-Abtragen.

Easy Welder heißt eine neue Reihe gepulster Nd:YAG-Laser, die die Lasag AG, Thun/Schweiz, für Lichtleiteranwendungen zum Schweißen konzipierte. Sie überstreicht einen Leistungsbereich von 50 bis 220 W und wurde vor allem entwickelt, um Präzisionsschweißungen zu vereinfachen sowie um schwer zu schweißende Werkstoffe und Werkstoffkombinationen für Elektronik, Medizinaltechnik und Automobilbau sicher fügen zu können. Selbst an spröden und hochkohlenstoffhaltigen Stählen sollen reproduzierbare und rissfreie Punkt- und Nahtschweißungen möglich sein.

Mit dem Finemarker Hybrid präsentierte die Trotec GmbH, Wels/Österreich, das weltweit wohl erste Lasersystem, das Nd:YAG- und CO2-Technik in einem Gerät verbindet. Durch diese Kombination lässt sich ein breites Werkstoffspektrum bearbeiten, und jedes Material, zum Beispiel Kunststoff, kann mit unterschiedlichen Verfahren wie Schneiden, Markieren oder Gravieren bearbeitet werden. Beide Strahlquellen sind in einer Anwendung und auf einem Werkstück einzusetzen. Das Gerät bietet eine Bearbeitungsfläche von 735 mm x 436 mm.

Nd:YAG- und CO2-Technik in einem Gerät verbunden