Bauteile selektiv mit dem Diodenlaser härten

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Roboter, Diodenlaser, Laserleistungsregelung und eine Software als Hauptkomponenten

Hauptkomponenten der von Alotec hergestellten Laserhärteanlagen sind ein Roboter, ein Diodenlaser, eine temperaturabhängige Laserleistungsregelung und eine Software zur externen Programmierung der Anlage. Der Roboter in unterschiedlichen Größen bietet die nötige Flexibilität bei der Anpassung an Kundenanforderungen hinsichtlich des Arbeitsraumes und der gewünschten Einsatzposition des Laserstrahles am Bauteil. Die Skalierbarkeit des Roboters ermöglicht eine individuelle Anpassung der Laserhärteanlage an die Bauteilgröße bei einem vergleichsweise geringen Preis.

Die Laserquelle ist ein direktstrahlender oder fasergekoppelter Diodenlaser mit Ausgangsleistungen von 1 bis 10 kW. Die Vorteile im Vergleich zu anderen Laserquellen liegen im rechteckigen Strahlprofil mit homogener Energieverteilung, dem hohen Absorptionsgrad des Wellenlängenbereichs gegenüber Stahl sowie einem Wirkungsgrad von über 50%.

Scannersystems macht Härtespurbreiten auch während des Härtungsprozesses variabel

Mit einfach auszutauschenden Wechseloptiken können Härtespurbreiten von wenigen Millimetern bis zu 6 cm erreicht werden. Durch den Einsatz eines Scannersystems sind die Härtespurbreiten auch während des Härtungsprozesses variabel.

Die am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS entwickelte kamerabasierte Laserleistungsregelung erfasst während des Härteprozesses die Oberflächentemperatur des bestrahlten Bauteilelements und ermöglicht so Härten mit hoher Genauigkeit. Dies ist trotz des inhomogenen Temperaturfeldes möglich, das durch Änderungen der Wärmeableitungsbedingungen entlang der Bauteilgeometrie und des Oberflächenzustandes durch Verschmutzung, Öl oder Rost entsteht.

Bei der externen Programmierung kann die zu bearbeitende Kontur am 3D-CAD-Modell gekennzeichnet und daraus die Bahnkurve des Laserstrahles sowie das Roboterprogramm errechnet werden. In einer virtuellen Härteanlage wird die berechnete Härtungsbahn vorab überprüft, um eventuelle Bahnkorrekturen vornehmen zu können.

Dr. Eckehard Hensel ist Geschäftsführer der Alotec GmbH in 01277 Dresden.

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