21.10.2016

Dynamische Strahlformung macht das Laserschmelzschneiden attraktiver

Gute Schnittqualität und maximale Bearbeitungsgeschwindigkeiten bei geringen Investitions- und Betriebskosten gelten bei Laserschneidanlagen als kaufentscheidendes Argument. Optimierungsbedarf besteht beim Dickblech ab 5 mm Blechdicke, wo der Festkörperlaser bisher im Vergleich zum Schneiden mit CO2-Lasern in der Schneidqualität hinsichtlich Kantenrauheit und Gratbildung schlechter abschneidet. Das Fraunhofer IWS aus Dresden arbeitet an innovativen Lösungen, die zur Optimierung der Prozesse beim Laserschmelzschneiden und damit einer verbesserten Schneidqualität führen. Damit kann die Vorrangstellung des Festkörperlasers als universell einsatzbare Strahlquelle auf dem Schneidmarkt ausgebaut werden.

Die Qualifizierung neuartiger Schneidverfahren wie das Remote-Laserschneiden für die Fertigungsintegration sowie Verfahrensentwicklungen auf dem Gebiet des Laserschmelz-schneidens sind neben grundlegenden Untersuchungen zum Prozessverständnis die wich-tigsten Forschungsschwerpunkte des Fraunhofer IWS im Bereich des Laserstrahlschnei-dens. Dafür stehen den Wissenschaftlern in Dresden alle gängigen Laser unterschiedlicher Wellenlänge, Leistung und Strahlqualität in Kombination mit hochdynamischen 2D- und 3D-Schneidmaschinen zur Verfügung. Für die Strahlfokussierung und -formung werden neben kommerziellen Bearbeitungsoptiken auch Sonderlösungen und Eigenentwicklun-gen, wie z. B. Scannersysteme für die Remote-Bearbeitung, eingesetzt. Außerdem existie-ren umfangreiche Möglichkeiten, die Bearbeitungsergebnisse zu charakterisieren, ange-fangen von Rauheitsmessungen an der Schnittkante bis hin zur Erfassung der Ummagneti-sierungsverluste bei lasergeschnittenen Elektroblechen.

Auf der Messe EuroBLECH vom 25. - 29. Oktober 2016 in Hannover stellen die Wissenschaftler des Fraunhofer IWS Dresden am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand einen neuen Ansatz für die Prozessbeeinflussung beim Schneiden von Dickblech mittels dynamischer Strahlführung vor. Die Grundidee besteht darin, mittels zeitlicher und räumlicher Modifikation der Energiedeposition die Vorteile hoher Fokusintensitäten wei-terhin zu nutzen und die Absorption positiv zu verstärken. Dazu wird ein konventioneller Schneidkopf mit einem Hochleistungsscannersystem kombiniert. Mittels einer speziell entwickelten Ansteuerlösung schafft man den Ausgangspunkt für frei definierbare Funkti-onen des Ablenksystems im Kilohertz-Bereich. Eine Vielzahl ansprechbarer Freiheitsgrade steuert die Oszillation des Laserstrahles und bietet in Ergänzung zu den konventionellen Schneidparametern, wie beispielsweise Laserleistung, Vorschub, Fokuslage und Gasdruck eine zusätzliche Möglichkeit der Prozesssteuerung.

Ohne physische Anpassung der Brennweite, wie bei Standardschneidmaschinen üblich, wird beim scannergestützten Schneiden mit einer Brennweite sowohl im Dünnblech- als auch im Dickblechbereich eine sehr gute Schneidperformanz erreicht. Kundenspezifische Optimierungen des Schneidprozesses sind mittels verfügbarer Prozesssensorik zielgerichtet möglich.


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