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Blechbearbeitung

Projektgruppe will kompaktes Lasermodul für KMU entwickeln

| Redakteur: Rebecca Vogt

Das Fraunhofer-IPT will ein Lasermodul entwickeln, das vor allem kleine und mittlere Unternehmen in der blechbearbeitenden Industrie unterstützen soll.
Das Fraunhofer-IPT will ein Lasermodul entwickeln, das vor allem kleine und mittlere Unternehmen in der blechbearbeitenden Industrie unterstützen soll. (Bild: ©Kadmy - stock.adobe.com)

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Im Forschungsprojekt Cali-Bend arbeiten Wissenschaftler und Unternehmen an der Entwicklung eines kompakten und kostengünstigen Lasermoduls für das lasergestützte Biegen. Von dem neuen Lasermodul sollen vor allem kleine und mittlere Unternehmen (KMU) in der blechbearbeitenden Industrie profitieren.

Um Gewicht zu reduzieren und Ressourcen einzusparen, kommen in der Automobilindustrie heute oft Leichtbauteile aus hochfesten Stahlblechen zum Einsatz. Allerdings bringen die neuen Materialien herkömmliche Schneid- und Umformprozesse an ihre Grenzen, wodurch sich nicht nur die Standzeiten der Werkzeuge verkürzen, sondern auch die Bauteilqualität durch Materialschäden an Biegeradien beeinträchtigt wird.

Ein integriertes Lasersystem im Werkzeug könne das Blechmaterial vorübergehend entfestigen und so die Bearbeitung erleichtern, heißt es vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT). Zu diesem Zweck will man im Forschungsprojekt Cali-Bend gemeinsam mit zwei Unternehmen, der Franz Pauli GmbH & Co. KG aus Ense und Monocrom S.L. aus Barcelona, ein kompaktes und kostengünstiges Lasermodul für das lasergestützte Biegen entwickeln.

Verbesserte Biegegenauigkeit

Hauptzielgruppe sind kleine und mittlere Unternehmen in der blechbearbeitenden Industrie. Laut Fraunhofer-IPT soll sich mit dem neuen Lasermodul beispielsweise der Mindestbiegeradius bei geraden Biegungen an hochfesten Blechen halbieren. Außerdem lasse sich die Biegegenauigkeit gegenüber dem konventionellen Verfahren ohne Laserunterstützung erhöhen – durch die gezielte Einflussnahme auf die Rückfederung des Bauteils.

Bei nur geringen Investitionskosten könnten die Blechbearbeiter neue Prozessschritte in ihre bestehenden Prozessketten einbinden und ihre Bearbeitungsgrenzen auch bei Stählen mit hohen Materialfestigkeiten erweitern, heißt es.

Ins Werkzeug integriertes Lasermodul

Mit dem Hy-Press-System setzt das Fraunhofer-IPT zurzeit in aktuellen Projekten bereits ein hochflexibles Lasermodul für die Blechbearbeitung ein, das durch eine 2D-Bestrahlung des Werkstücks sehr flexible Erwärmungsgeometrien ermöglichen soll. Die Lasersystemtechnik mit Laserscanner, Schwingungsentkopplung und externer Laserquelle lasse sich besonders für komplexe Bearbeitungsgeometrien wirtschaftlich einsetzen. Bei der geraden Biegung von hochfesten Werkstoffen könne die notwendige Systemtechnik deutlich reduziert werden, heißt es.

Im Projekt Cali-Bend soll eine kostengünstige Integrationslösung für kleine und mittlere Unternehmen erarbeitet werden. Durch den Einsatz von Diodenlaserbarren zur Erwärmung des Werkstoffs will man das Lasermodul nun kompakter konstruieren und vollständig in das Werkzeug integrieren. Der Diodenlaser benötige daher lediglich eine externe Strom- und Kühlwasserzufuhr.

Flexible Anpassung je nach Anwendungsfall

Im Projekt sind die Fraunhofer-Forscher in erster Linie für die Entwicklung des Verfahrens zuständig. In einer thermischen Simulation untersuchen sie dazu die Lasererwärmung und den Biegeprozess, um geeignete Parameter wie die Liniengeometrie und Leistung für die Auslegung des Systems zu definieren. Der Lasersystemanbieter Monocrom steuert für das Erwärmungsmodul eigens entwickelte Laserdioden-Stacks bei. Diese 25 mm breiten Stacks bestehen aus gestapelten Diodenlaserbarren und können in Reihung beliebige Bestrahlungsbreiten realisieren.

Die Bestrahlung der kritischen Bearbeitungsstellen des Blechs erfolgt nicht zweidimensional, sondern in einer Linie mit definierter Breite und Länge. Durch eine variable Anzahl an Dioden-Stacks und ihre separate Ansteuerung könne das Modul flexibel an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden, so das Fraunhofer-IPT. Für den Einsatz des lasergestützten Biegeverfahrens indes konstruiert die Franz Pauli GmbH ein Versuchswerkzeug, in das das Lasermodul integriert werden soll. So können die Projektpartner Demonstrator-Blechbauteile fertigen und diese abschließend bewerten.

Das Projekt Cali-Bend wird im Rahmen des „Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand Deutschland – Katalonien“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) für zwei Jahre gefördert. Das Fraunhofer-IPT ist auf der Euroblech 2018 vom 23. bis 26. Oktober in Halle 11 an Stand A25 anzutreffen.

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