Neue Prozesssensorik macht Hightech-Laser schlau

Ein kleines Unternehmen in Hessen ist auf dem Hightech-Gebiet der Laserstrahlmessung mit an der Weltspitze.

Der Parlamentarische Staatssekretär Dr. Andreas Storm hat die Zuwendungsbescheide zum Start des Verbundprojekts „WELDONE“ heute, am 1. Oktober 2009, bei der Firma PRIMES in Pfungstadt (Hessen) an die Verbundpartner übergeben. Dies bildet den Startschuss für das über drei Jahre laufende Zukunftsprojekt, um innovative Verfahren zur Strahlanalyse und Prozesskontrolle zu erforschen.

In dem Konsortium sind hochrangige, Deutsche Unternehmen und Institute aus der Branche der Optischen Technologien vertreten: Die Trumpf GmbH als Projektkoordinator, die Daimler AG, die Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG, die Universität Stuttgart, das Fraunhofer Institut für Lasertechnik, die Silicon Software GmbH und eben auch die Primes GmbH.

In seiner Ansprache hat der Parlamentarische Staatssekretär insbesondere das Engagement der Firma PRIMES für die Ausbildung gelobt, und betonte weiter, dass die KMU (kleine und mittlere Unternehmen) ein wichtiger Wachstums- und Innovationsfaktor in Deutschland sind, und dass die Förderung in dieser Richtung weitergeführt werden muss. Ebenfalls lobt der Parlamentarische Staatssekretär die Firma als gelungene Ausgründung aus einem Forschungsinstitut (FhG-ILT), die Vorbildcharakter hat. Dr. Reinhard Kramer von der PRIMES GmbH erklärte in seiner Rede, wie wichtig die Technologieförderung für den Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit der KMU ist, die im Hightech-Bereich tätig sind. Er überreicht dem Parlamentarischen Staatssekretär im Anschluss an seine Ansprache das Memorandum der Initiative Photonik 2020.

Das Zähmen der Photonen ist in den letzten Jahren mit dem technischen Voranschreiten und der zunehmenden Spezialisierung im Bereich der Lasertechnik wesentlich anspruchsvoller geworden, und stellt die Prozessregelung vor neue Herausforderungen. Um die Eigenschaften der hochbrillanten Laserstrahlquellen als Werkzeug optimal zu nutzen, müssen Strahlführung, Temperatur an der Bearbeitungsstelle, eingekoppelte Laserenergie und andere Parameter genau bekannt sein. Schon kleinste Abweichungen können dazu führen, dass das Ergebnis der Bearbeitung den hohen Qualitätsanforderungen nicht genügt, und das betreffende Werkstück als Ausschuss verschrottet werden muss. Aus diesem Grund ist das Ziel der Verbundpartner, die technologischen Grundlagen einer innovativen Prozessdiagnostik und Prozessregelung zu erforschen, um eine neue Generation von Mess- und Regelungssystemen für die präzise Materialbearbeitung mit Laserstrahlquellen ins Leben zu rufen. Die Idee dabei ist eine bildgebende Sensorik, die in den Laserbearbeitungskopf selbst eingebaut- und so in der Lage ist, die für den Bearbeitungserfolg wichtigen Parameter während des Prozesses kontinuierlich zu verfolgen und Signale für die Prozessregelung zu generieren, um selbstständig redigierend in den Bearbeitungsprozess eingreifen zu können. Der Clou an dem Projektvorhaben ist also zusammenfassend eine automatische Inline-Prozessregelung und -Anpassung.

Durch den Einsatz der neuartigen Sensorik wird die Sicherheit von Laserbearbeitungsverfahren während des Prozesses erheblich gesteigert, und bestimmte Fertigungsprozesse werden überhaupt erst möglich. Auch bei zunehmender Variantenvielfalt und kürzer werdenden Produktzyklen sind kurze Rüstzeiten und eine flexible, einfache Handhabung Erfolgsfaktoren für eine gewinnbringende Produktion.

Die Anwendungsgebiete der innovativen Prozesssensorik, integriert im Laserbearbeitungskopf, sind enorm vielfältig, aber insbesondere im Bereich des Fahrzeugbaus anzusiedeln. So z. B. beim bearbeiten von „Tailored Blanks“, Materialkombinationen im Leichtbau, die nur von hochbrillanten La-serstrahlquellen gefügt werden können. Die Vorteile dieses Verfahrens sind, dass Blechteile aus verschiedenen Werkstoffgüten und Blechdicken von Lasern zusammengeschweißt werden können. So können die Blechteile den lokalen Belastungen angepasst werden, ohne dass zusätzliche Verstärkungen angebracht werden müssen. Dies bedeutet neben der Einsparung der Fertigungskosten eine Einsparung von Gewicht, so dass im Automobilsektor leichter und somit energieeffizienter gebaut werden kann. Auch bei Schweißungen von Antriebskomponenten im Automobilbereich, bei denen schlanke, tiefe Schweißnähte typisch sind, kann die neuartige Sensorik Anwendung finden.

Das Verbundprojekt WELDONE wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit über 3,8 Millionen Euro gefördert. Als Projektträger hat das BMBF die VDI Technologiezentrum GmbH beauftragt.