02.05.2007 | Autor / Redakteur: Anja Techel / Rüdiger Kroh
Durch die Integration innovativer Laserstrahlverfahren in die Produktion konnte die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen in den vergangenen Jahren wesentlich gestärkt werden. So ist zum Beispiel das Laserstrahlschneiden aus der industriellen Fertigung nicht mehr wegzudenken. Mit den in den letzten Jahren auf den Markt gekommenen Faserlasern hat die Palette der für das Laserstrahlschneiden besonders geeigneten Laser einen interessanten Zuwachs bekommen.
Hohe Schneidgeschwindigkeiten und geringe Schnittspalte erfordern in der Regel Laserstrahlquellen, die einen sehr gut fokussierbaren Laserstrahl liefern. Wenn Laserleistungen im Bereich von einigen Kilowatt und hohe Strahlqualitäten gefordert wurden, waren bisher in erster Linie CO2-Laser im Einsatz. Für die anlagen- oder roboterbasierte 3D-Bearbeitung von Bauteilen sind jedoch Festkörperlaser die bevorzugten Lasertypen, da sie wegen der fasergeführten Einkopplung des Laserlichts leichter in die Anlagentechnik integrier- und justierbar sind.
Faserlaser der neuesten Generation vereinen nunmehr höchste Strahlqualität mit hoher und ständig weiter steigender Strahlleistung. Sie bieten noch dazu eine hohe elektrische Effizienz und eine kompakte Bauweise. Ziel der Forschungsarbeiten des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) ist es deshalb, aus den Vorteilen der neuen Lasersystemtechnik einen möglichst hohen Nutzen für konkrete Anwendungen unserer Kunden zu generieren.
Mit der hervorragenden Strahlqualität der neuen Laserstrahlquellen und immer höheren Laserleistungen kann die Geschwindigkeit vieler Bearbeitungsprozesse gesteigert werden. Damit steigen auch die Anforderungen an die Laserbearbeitungsanlagen, die hohen Prozessgeschwindigkeiten an konkreten Bauteilen umzusetzen. Dabei helfen Scannersysteme für die Remotebearbeitung, die die besondere Eigenschaft des Laserstrahlwerkzeugs, masselos zu sein, besser nutzen.
Das IWS kann dazu auf eine Reihe von system- und verfahrenstechnischen Entwicklungen zurückgreifen, beispielsweise die Entwicklung und Erprobung von Bearbeitungsoptiken mit erweiterter Funktionalität für die Hochgeschwindigkeits- und/oder Präzisions-Strahl-ablenkung, der zugehörigen Steuerungstechnik, CAD/CAM-Tools für die Remotebearbeitung sowie Systemtechnik und Software für die Online-Prozesskontrolle bis hin zur Prozessregelung.
Auch das Laserstrahlhärten von Stahlwerkstoffen und Gusseisen etablierte sich in den vergangenen Jahren als ergänzendes Verfahren zu den markteingeführten Randschichthärtetechniken. Zahlreiche systemtechnische Entwicklungen machten das Randschichthärten mit dem Laser einfacher beherrschbar und ermöglichten die Überführung von einer Experten- in eine Facharbeitertechnik. So stellt das IWS zum Beispiel spezielle Temperaturmesseinrichtungen, Laserleistungsregelungen sowie Strahlformungseinrichtungen für verschiedene Anwendungsbereiche zur Verfügung. Härtespurbreiten von bis zu 40 mm sind bei üblichen Härtetiefen von 1 bis 1,5 mm möglich.
Auf der Lasermesse in München präsentiert das IWS live auf der Laser 2007 auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle B3 das robotergestützte Schneiden von komplexen 3D-Strukturen mit Faserlaser sowie das temperaturgeregelte Laserhärten mit Scanneroptiken. Fachleute aus den Bereichen Laserschneiden und -härten, aber auch aus den Gebieten Laserstrahlschweißen, -auftragschweißen und -strukturieren bieten ihre Unterstützung bei der industriellen Einführung von Systemtechnik und Technologien an.
Dr. Anja Techel ist stellvertretende Institutsleiterin des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden.
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