Laserunterstütztes Fräsen reduziert die Prozesskräfte

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iwb Institut für Werkzeugmasch. und Betriebswissenschaft der TU München

Das iwb erforscht in Zusammenarbeit mit einem Industriekonsortium (Pokolm Frästechnik GmbH & Co. KG, Tebis AG, IPG Laser GmbH, Hermle AG, Ingenieurbüro König) im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts „KMU innovativ: Laserunterstütztes Fräsen hochfester Werkstoffe“ den Prozess der laserunterstützten Fräsbearbeitung und entwickelt darauf aufbauend ein praxisorientiertes Maschinenkonzept, um eine wirtschaftliche Umsetzung und Bearbeitung zu ermöglichen.

Nachrüstbarkeit des Lasermoduls verbessert die Wirtschaftlichkeit

Dabei wird der einzigartige Ansatz verfolgt, aus am Markt verfügbaren Komponenten ein nachrüstbares Lasermodul für ein konventionelles Bearbeitungszentrum zu entwickeln. Die Modularität, die Nachrüstbarkeit und der Verzicht auf aufwendige Speziallösungen verbessern die Wirtschaftlichkeit und werden die Bereitschaft potenzieller Anwender weiter erhöhen, das laserunterstützte Fräsen in die Produktion zu integrieren.

Neben den experimentellen und den simulativen Prozessuntersuchungen beschäftigt sich der Forschungsverbund mit der prototypischen Nachrüstung eines konventionellen Bearbeitungszentrums. Dort liegt der Fokus auf der Konzipierung des Lasermoduls und der erforderlichen Lasersicherheitsmaßnahmen. Lasersicherheitsnormen, Unfallverhütungsvorschriften und Sicherheitsrichtlinien geben den Rahmen vor, in dem eine Maschine sicher zu konstruieren ist.

Bearbeitungszentrum, Lasereinheit und Sicherheitssensoren durch Sicherheitskreis verbunden

Für Lasermaterialbearbeitung wird eine Umhausung vorgeschrieben, die die Umgebung vor Laserstrahlung schützt. Außerdem darf für den Bediener oder Dritte während des Betriebes, des Einrichtens oder der Wartung keine Gefährdung bestehen.

Eine Gefährdungsbeurteilung ergab die notwendigen Lasersicherheitsmaßnahmen. Auf Basis einer Belastungsanalyse wurden passive Laserschutzwände in Hohlkammerbauweise konzipiert und für den Einsatz beim laserunterstützten Fräsen qualifiziert.

Durch die gezielte Auslegung der Schutzwand für den gegebenen Anwendungsfall konnten die ursprünglichen Abmessungen der Maschine und des Bearbeitungsraums erhalten werden. Aufgrund der Kapselung des Laserbearbeitungsprozesses erfolgt eine Prozessüberwachung und -steuerung über ein Kamerasystem.

Das ursprüngliche Bearbeitungszentrum, die Lasereinheit und die notwendigen Sicherheitssensoren sind durch einen Sicherheitskreis verbunden, um einen sicheren Betrieb der Gesamtanlage zu gewährleisten.

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