Lasermikrobearbeitung Präzisionsschub für die 3-Achs-Laser-Mikromaterialbearbeitung

Redakteur: Peter Königsreuther

Aerotech stellt mit dem 3-Achs-Laserscanner AGV3D ein thermisch stabiles System vor, dass sich sehr leicht in bestehende Fertigungsumgebungen integrieren lässt.

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Eine präzise Mikrolaserbearbeitung wir in der Medizintechnik, der Mikroelektronik und der Automobilindustrie geschätzt. Der AGV3D-Laserscanner von Aerotech beherrscht selbige sehr gut und ist auch noch bei der Additiven Fertigung hilfreich.
Eine präzise Mikrolaserbearbeitung wir in der Medizintechnik, der Mikroelektronik und der Automobilindustrie geschätzt. Der AGV3D-Laserscanner von Aerotech beherrscht selbige sehr gut und ist auch noch bei der Additiven Fertigung hilfreich.
(Bild: AGV3D)

3D-Laserscanköpfe eignen sich laut Aerotec besonders für Anwendungen, bei denen keine Flachfeldobjektive (F-Theta-Linsen) eingesetzt werden können. Aber auch dann, wenn die Kontur des Werkstücks eine Fokusnachführung in Z-Richtung verlange, könnten sie punkten. Fast alle bisher am Markt erhältlichen 3D-Scanner arbeiten mit einem dritten Rotations-„Galvomotor“ mit Tangentialarm, der die Nachführung der Fokussieroptik übernimmt. Dieser Aufbau sei aber thermisch instabil, was die mögliche Dynamik und Präzision im Dauerbetrieb begrenze.

„Mit dem AGV3D steht nun eine schnelle, flexible und sehr präzise Laserscanner-Variante bereit, die über eine direkt betriebene, dynamische sowie lineare Nachführung der hochauflösenden Fokussieroptik verfügt“, so Norbert Ludwig, Geschäftsführer bei Aerotech. Positionierfehler sollen sich aufgrund der Steifigkeit und Genauigkeit des Linearmoduls (DFM = Dynamic Focusing Module) deutlich reduzieren lassen. Als einziger Scanner mit einem DFM, der auf einer linearen Fokussierachse mit leistungsstarkem Direktantrieb basiert, sei der AGV3D bei gleichmäßiger Bewegung einzigsartig leistungsfähig. Seine hochauflösende Positionsrückmeldung sorgt dabei für die exakte und wiederholgenaue Fokussierung, heißt es weiter.

Stets mit konstantem Laserfokus arbeiten

Seine im Vergleich zu den Marktbegleitern hohe thermische Stabilität verdankt das neue 3-Achs-Scannersystem der integrierten Wasser- und Luftkühlung. Die Bearbeitungsergebnisse bleiben so in einem weiten Temperaturbereich vollkommen stabil, verspricht der Hersteller. Das mache ihn zu einem System, dass das bisher größte Arbeitsvolumen bei vielen unterschiedlichen Laserwellenlängen stemmen könne. Außerdem sind manuelle Fokusanpassungen nicht nötig, heißt es, denn das Gerät hält den Laserfokus stets konstant. Weil der AGV3D zwei einfache, wählbare Konfigurationen zulässt, die einen Sichtbereich von 100 mm × 100 mm bis 1000 mm × 1000 mm abdecken, kann auch auf die mühsame DFM-Anpassung verzichtet werden, betont der Aerotech-Geschäftsführer Ludwig. Die Größe des Sichtfeldes, das mehr Einblick erlaube als es mit F-Theta-Objektiven möglich wäre, erlaube es auch, dass man mit kleineren, effektiveren Mechaniken ein Werkstück positionieren könne.

Vorteile bei Dickenschwankungen am Bauteil

Den 3D-Scanner bietet Aerotech mit verschiedenen Aperturen (Öffnungsweiten der Optik) für unterschiedliche Strahldurchmesser an, heißt es weiter. Wer es wünscht, kann auch ein komplett konfigurierbares Scansystem plus Flachfeldoptik ordern. Anwendungen, bei denen der AGV3D besondere Vorteile bringt, sind laut Hersteller alle, die bei der Bearbeitung eine Höhenverstellung brauchen oder wenn die Dicke des Werkstücks variiert. Auch bei mehrschichtigen additiven Prozessen lohne sich das System. Kommt es auch noch auf einen möglichst lotrechten Einfallswinkel an, dann harmoniert der AGV3D auch mit telezentrischen Linsen, führt Aerotech weiter aus.

Ein Controller für alle Bewegungen

Um die Bewegungsabläufe leichter zu synchronisieren und zu koordinieren, empfehle sich der Aerotech-Controller. Er übernimmt das mit Blick auf andere Bewegungsachsen im System, wozu auch sevo- und schrittmotorische gehören, das piezotechnische Nanopositionieren und Hexapoden. Weil alles über die selbe Benutzeroberfläche eingegeben wird, tut man sich sehr leicht, heißt es.

Mit der exakten Synchronisation durch den Controller kann der AGV3D auch Werkstücke exakt bearbeiten, die größer sind als das Sichtfeld. Zur Verbesserung Strukturgenauigkeiten und zur Fehlervermeidung etwa bei dem „klassischen“ Stitching steht hierfür die bewährte IFOV-Funktion (Infinite Field of View) zur Verfügung. Linear- oder Rotationsachsen werden dabei mit dem Laserscanner synchronisiert, wodurch sich das Sichtfeld des Scanners theoretisch bis ins unendliche vergrößert.

Aerotechs PSO-Funktion (Position Synchronized Output) koordiniert zudem die Bewegungen mit einem Ausgang, der Laser oder Datenerfassungsgeräte für eine schnelle, qualitativ hochwertige Prozesssteuerung auslöst. Dabei wird die programmierte analytische Geschwindigkeit als Tracking-Eingang zum Auslösen des PSO-Ausgangs verwendet. Trigger-Fehler durch Beschleunigung, Verzögerung oder andere Geschwindigkeitsinstabilitäten lassen sich auf diese Weise vermeiden.

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