Zu den wichtigsten Trends in der Lasertechnik zählt die verstärkte Integration leistungsfähiger Sensorik und Prozessüberwachung. Dies trägt zu gesteigerter Produktivität, Prozessstabilität und Fertigungsqualität bei.
Dr. Peter Wirth ist Geschäftsführer der Rofin-Sinar Laser GmbH in Hamburg — Dr. Reinhard Wollermann-Windgasse ist Sprecher des Geschäftsbereichs Lasertechnik und Mitglied der Geschäftsleitung der Trumpf-Gruppe in Ditzingen
Bei Lasersystemen für die Materialbearbeitung hält der Trend zu steigenden Laser-Leistungen an. Mehr Leistung ermöglicht beispielsweise höhere Schnittgeschwindigkeiten und erlaubt das Schneiden ohne Sauerstoff. Zwar bleiben CO2-Strahlquellen auch weiterhin die Arbeitspferde im alltäglichen Schneid- und Schweißeinsatz, doch gewinnen diodengepumpte Festkörperlaser mit Ausgangsleistungen im Multi-kW-Bereich immer mehr an Bedeutung. Darüber hinaus eröffnet die deutliche Steigerung des Wirkungs- grads und der Strahlqualität für Festkörperlaser neue Anwendungsgebiete.
Neue Einsatzfelder erobern sich auch die Hochleistungsdiodenlaser in Direktanwendung. Deren kompakte Bauform und hoher Wirkungsgrad erlauben interessante Anwendungen, beispielsweise in der Kunststoffver- arbeitung sowie beim Löten oder Härten. Der Diodenlaser wird mittel- und langfristig bedeutende neue Impulse für die Materialbearbeitung mit sich bringen.
Die zunehmende Integration von Sensorik und Prozessüberwachung verbessert die Produktivität und Prozessstabilität kontinuierlich. Durch entsprechende Sensorik lässt sich beispielsweise beim Bearbeiten von Edelstahl Plasmabildung vermeiden und dadurch eine bessere Fertigungsqualität erzielen. Teleservice wird zum Standard, da er die Reaktionszeiten und der Service-Aufwand wesentlich reduziert. Ein erhebliches Potential bergen auch neue Maschinenkonzepte, beispielsweise der Einsatz von Linearmotoren und mehrfacher Schneidköpfe.
Weiter an Stellenwert gewinnt die Automatisierung der Bearbeitungsprozesse.
Immer häufiger werden Be- und Entladesysteme verbunden mit Magazinen für Rohmaterial und Teile eingesetzt, um über längere Zeit bedienerarm fertigen zu können.
Stark ansteigend ist die Nachfrage beim Laserschneiden dreidimensionaler Blech-Elemente, insbesondere, was das Bearbeiten von Rohren und Profilen angeht. Das Anwendungsspektrum flexibler Konstruktionen wird dadurch für Konstrukteure und Desig-ner entscheidend erweitert. Es reicht von Seitentürverstärkungen in Automobilen und Rahmen von Zweirädern über beliebige Möbel- und Bauprofile bis zu Elektroinstallationen und flexiblen Montagesystemen.
Einen weiteren Schwerpunkt bilden Trenn- und Fügeverfahren mit Laser rund um die Automobilproduktion, sowohl bei Zulieferbetrieben als auch bei den Herstellern selbst. Ein herausragendes Beispiel sind lasergeschweißte Tailored Blanks – beanspruchungsgerecht miteinander verschweißte Bleche unterschiedlicher Dicke oder Oberflächenveredelung, die bei hoher Stabilität erhebliche Gewichts- und Kosteneinsparungen ermöglichen. Neue Trends sind hier 3D-Formen, nichtlineare Nähte sowie der Einsatz von Aluminium.
Im Karosseriebau wird der Laser vermehrt beim Beschneiden von Innenhochdruck-umgeformten Bauteilen in der Massenfertigung oder zum Schweißen von Leichtbaukonstruktionen wie Aluminium-Spaceframe-Strukturen eingesetzt. Lasergeschweißte Tailored Tubes sind dabei ein innovatives Basismaterial für IHU-Ausgangsrohre.
Einen weiteren expandierenden Markt bietet die Produktion von Rohren und Profilen durch Längsnahtschweißen mittels Laser. Zu den Vorteilen zählen nicht nur hohe Geschwindigkeiten beim Fügen von Edelstahlrohren oder von besonders dünnwandigen Rohren, die beispielsweise als Mantel landverlegter Glasfaserkabel für die Kommunikations-Vernetzung eingesetzt werden. Die Flexibilität und Zugänglichkeit des Schweißens mit Laser ermöglicht neuerdings auch die wirtschaftliche Produktion sogenannter Tailored Profiles, maßgeschneiderter Profile aus miteinander verschweißten einfachen Standardprofilen.
Innovative Anwendungen in der Lasertechnik
Für Fertigungsplaner besonders interessant ist das in Konkurrenz zum Widerstandspunktschweißen stehende, lasergestützte Remote Welding, das beispielsweise zum Schweißen von Pkw-Türen eingesetzt wird. Das verwendete portalförmige Hochgeschwindigkeitssystem arbeitet mit einem CO2-Slab-Laser mit über 3 kW Ausgangsleistung und hoher Strahlqualität. Die Brennweite beträgt über 1 m.
Unter den gegebenen Arbeitsbedingungen lässt sich eine Pkw-Tür mit mehr als 100 Schweißstellen unterschiedlicher Nahtgeometrie in weniger als 1 min fügen. Die Schweiß-Nebenzeiten sind vernachlässigbar. Als Geometrieformen sind neben Punkten auch Stepp-, Kreis-, Halbkreis-, Kreuz- und Wellennähte möglich. Die Systemkonstellation ermöglicht gegenüber dem Widerstandspunktschweißen eine Entkoppelung von Spann- und Schweißtechnik.
Aufgrund der hohen Punkt-zu-Punkt-Geschwindigkeit ergibt sich beim Remote-Laserschweißen, im Vergleich mit herkömmlichen Fügeverfahren, eine 4- bis 10-fache Anzahl an Schweißungen. Der Produktivitäts- und Betriebskostenvergleich fällt entsprechend günstig aus.
Viel Potential für das Bearbeiten filigraner Strukturen, wo das Fräsen schwierig wird und das Erodieren oft viele unterschiedliche Elektroden erfordert, bietet das Laser-Abtragen im Spritzgussformenbau. Rapid Tooling wird zur Realität: CAD-Daten sind direkt in Bearbeitungsprogramme umzusetzen, auch Sondermaterialien wie Hartmetall oder Keramik lassen sich wirtschaftlich bearbeiten. Eine Modellbauform, die bislang über 30 Erodierelektroden und rund 120 Arbeitsstunden erforderte, steht in 7 h.
Teilen:
