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Laserbearbeitung Agiler 5-Achs-Laserscanner für mikromäßige Hochpräzision

| Autor / Redakteur: Ralf M. Haaßengier / Peter Königsreuther

Die Herstellung von Mikrobohrungen übernimmt heute oft der Laser. Er arbeitet spanlos, materialschonend und präzise, wenn er mit 2D- oder 3D-Scannern kombiniert wird. Ein spezieller 5-Achs-Laserscanner bringt jetzt noch mehr Geometrieflexibilität.

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Die Lasermikrobearbeitung klappt jetzt geometrieflexibler über fünf Achsen. Hier ein Schnappschuss während der Präsentation des 5-Achs-Laserscanners AGV5D von Aerotech.
Die Lasermikrobearbeitung klappt jetzt geometrieflexibler über fünf Achsen. Hier ein Schnappschuss während der Präsentation des 5-Achs-Laserscanners AGV5D von Aerotech.
(Bild: Aerotech)

Aerotech, ein Hersteller leistungsstarker Motion-Control- und Positioniersysteme, lanciert mit dem AGV5D einen neuen Lasermikrobearbeitungs-Scanner. Der 5-Achs-Laserscanner ist laut Aerotech insbesondere für die hochpräzise Fertigung komplexer Bauteile in der Medizintechnik, der Mikroelektronik und der Automobilindustrie geeignet. Dabei vereinfachen benutzerfreundliche Funktionen die Integration in eine Maschine, ein System oder ein Subsystem.

,,Mit unserem AGV5D bieten wir ein schnelles, flexibles und hochpräzises Laserscannersystem, mit dem beispielsweise präzise konische, zylindrische und eckige Bohrungen oder andere komplexe Konturen und Geometrien zu erzeugt werden können, die mit 2- oder 3D- Scannern gar nicht oder nur mit sehr viel Aufwand herzustellen sind", erklärt Norbert Ludwig, Geschäftsführer der Aerotech GmbH.

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Kooperationswilliges Präzisionswerkzeug

Dabei sollen sich nahezu sämtliche Geometrien mit genau definierten Querschnitten herstellen lassen. Der Grund für die hohe Präzision und Flexibilität liegt in den fünf Freiheitsgraden (DOF). Denn der Laserstrahl kann durch den AGV5D gleichzeitig in 5-Achsen gescannt und bewegt werden. Es gibt die Spot-Platzierung im Sichtfeld (2-DOF), die Tiefenschärfe (1-DOF) und den Präzessionswinkel (2-DOF). Angesteuert wird der 5-Achs-Scanner über die neue Aerotech-Steuerungsplattform Automation1, die gleichzeitig auch die Werkstückpositionierung und Lasersteuerung übernehmen kann. Das Resultat sind hochpräzise, komplexe Bauteile, und zwar im Mikrometerbereich. Laut Aerotech kann der Laserscanner mit einer Vielzahl von kommerziellen Femtosekundenlasern, wie sie in der Mikrobearbeitung beispielsweise in der Medizintechnik zum Einsatz kommen, ideal betrieben werden. Dabei stehen Optiken mit Wellenlängen von 1030, 1064, 515 oder 532 nm zur Verfügung.

,,Mit Automation1 haben wir die Steuerung von Positioniersystemen und verbundener Komponenten auf eine einzigartige Plattform gebracht mit einer eigens dafür entwickelten Motion Control Software ", erläutert Ludwig. Man könne damit nicht nur Galvo-Scanköpfe präzise steuern, sondern ebenso Servo- und Schrittmotoren, piezoelektrische Aktoren und diverse andere Geräte.

Kühlsysteme kompensieren thermische Drift

Im neu entwickelten 5D-Scanner sorgen integrierte Wasser- und Luftkühlung für maximale thermische Stabilität und konstante Leistung über die gesamte Bearbeitungszeit hinweg. Und das mit der höchsten verfügbaren Laserbearbeitungspräzision. So lassen sich Temperaturgradienten innerhalb des AGV5D regulieren und Fehler durch thermische Drift reduzieren. Durch die Koordination mit anderen Bewegungsachsen unter Verwendung eines Aerotech-Controllers verfügt der AGV5D über die, wie es heißt, einzigartige Fähigkeit, Werkstücke zu bearbeiten, die größer als sein Sichtfeld sind, und das stets bei höchster Verarbeitungsqualität. Zur Verbesserung der Performanz in der Struktur und zur Fehlervermeidung etwa dem ,,klassischen" Stitching steht die sogenannte IFOV-Funktion (Infinite Field of View) zur Verfügung. Mit ihr lassen sich Linear- oder Rotationsservoachsen mit dem Laserscanner automatisch synchronisieren und somit das Sichtfeld des Scanners vergrößern, erklärt der Hersteller.

Optimiert für den industriellen Einsatz

,,Wie alle Aerotech-Produkte ist auch unser AGV5D für eine lange Lebensdauer in Produktionsumgebungen ausgelegt", betont Norbert Ludwig. Das Scannergehäuse ist versiegelt und enthält eine Luftspülung, um die optischen Komponenten vor Verunreinigungen zu schützen und die Gefahr von Beschädigungen zu verringern. Das macht die Mikrobearbeitungsscanner für industrielle Anwendungen interessant wie in der Medizintechnik (beispielsweise zur Herstellung interventioneller kardiovaskulärer Implantate oder Hypotubes), der Mikroelektronik (zum Beispiel Prüfkarten oder Microvias) oder bei der Herstellung von Automobilkomponenten (etwa Einspritzdüsen). MM

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