Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bediensoftware verbessert Qualität beim Laserschneiden

15.12.2009
Ein Softwaremodul passt die Laserparameter an die reduzierte Geschwindigkeit bei Ecken, Kanten und Umkehrpunkten an. Dabei verarbeitet die Software das Geschwindigkeitssignal aus der Steuerung und wandelt es in eine Laserleistungsvorgabe um. Die Schneidzeit kann so um bis zu 50% verringert werden.

Anwender, die Bauteile mit dem Laser schneiden, erwarten von ihrer Maschine, dass sie mit möglichst hoher Prozessgeschwindigkeit qualitativ hochwertige Bauteile liefert. Doch es gibt Situationen im Schneidprozess, in denen sich eine hohe Schneidgeschwindigkeit und gleichzeitig hohe Teilequalität nur schwer miteinander vereinbaren lassen. Je kleiner und filigraner der Anwender ein Bauteil schneiden möchte, desto geringer ist die realisierbare Vorschubgeschwindigkeit der Achsen.

Software passt Vorschubgeschwindigkeit beim Laserschneiden an

Damit Anwender gleichbleibend gute Bearbeitungsergebnisse erzielen, müssen die Laserparameter an die Bahngeschwindigkeit angepasst werden. Das Modul Cutassist, das ein optionaler Bestandteil der Bediensoftware Tru-Control von Trumpf ist, optimiert die Laserparameter stets auf die maximal mögliche Vorschubgeschwindigkeit der Führungsanlage und ermöglicht gleichzeitig qualitativ hochwertige Schneidergebnisse.

Um die Laserparameter dem Schneidprozess anzupassen, setzten Anwender bislang verschiedene Steuerungsstrategien ein, damit die vom Laser eingebrachte Streckenener-gie möglichst konstant bleibt. Hauptsächlich sind dies folgende Techniken:

-Schneiden mit kontinuierlich strahlendem Laser (cw-Laser): Die cw-Laserleistung wird in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit angepasst. Je kleiner der Vorschub des Laserstrahls ist, desto geringer ist der Energieeintrag des Lasers in das zu bearbeitende Material. Jedoch limitiert die minimale Laserleistung, die notwendig ist, um das Material zu durchtrennen, diese Möglichkeit der Regelung. Denn ist die Laserleistung zu gering, reißt der Schneidprozess ab.

-Schneiden mit gepulsten Lasern: Dort legt eine fest definierte Anzahl an Pulsen pro Streckeneinheit die Streckenenergie fest. Bei steigendem Vorschub steigt die Frequenz des Lasers proportional, während sie bei langsamerer Geschwindigkeit sinkt. Im Extremfall kann die Frequenz der Laserpulse den Wert null erreichen. Dies ist beispielweise bei Umkehrpunkten oder sehr scharfen Ecken der Fall, wenn die Vorschubgeschwindigkeit kurzzeitig auf null sinkt. Diese Art der Leistungsanpassung liefert qualitativ ausgezeichnete Bearbeitungsergebnisse. Allerdings ist die mittlere Leistung gepulster Laser geringer als die von cw-Lasern, mit dem Resultat, dass auch die maximal erzielbaren Schneidgeschwindigkeiten geringer sind.

Optimale Qualität und Geschwindigkeit beim Laserschneiden

Trumpf hat eine neue Strategie entwickelt, mit der der Anwender beim Schneidprozess die optimale Kombination aus Schneidgeschwindigkeit und -qualität erzielen kann. Möglich macht dies die neue Generation der Bediensoftware Tru-Control, mit der sich kontinuierlich strahlende Laser wie auch gepulste Laser betreiben lassen.

Die Geschwindigkeit des Schneidprozesses und die Beschleunigung der Laseranlage beeinflussen die Bearbeitungszeit eines Bauteils. Bei geraden Schnitten und großen Radien kann die Anlage über weite Strecken eine hohe Geschwindigkeit aufrechterhalten.

Ecken und Kurven bremsen beim Laserschneiden und erhöhen Streckenenergie

Je genauer der Laser jedoch eine Ecke oder Kurve schneiden muss, desto mehr muss die Anlage abbremsen. Dies wiederum erhöht die Streckenenergie des Lasers im Schneidprozess, falls der Anwender nicht die Parameter des Lasers an die Geschwindigkeit der Anlage anpasst.

Beim Schneiden von spitzen Winkeln kommt es zusätzlich zu einer verminderten Wärmeleitung in Richtung des schon bestehenden Schnittes. Dies heizt die Schnittstelle zusätzlich auf. Eine erhöhte Streckenenergie und ein Wärmestau führen zur Gratbildung, einer großen Wärmeeinflusszone und unter Umständen zu einem Eckenabbrand.

Software passt Parameter beim Laserschneiden in Ecken, Kanten und Umkehrpunkten an

Das Modul Cutassist passt die Laserparameter an die reduzierte Geschwindigkeit bei Ecken, Kanten und Umkehrpunkten an. Dabei verarbeitet die Software das Geschwindigkeitssignal aus der CNC- oder Robotersteuerung und wandelt es in eine Laserleistungsvorgabe um. Dadurch passen sich alle relevanten Laserparameter wie die mittlere Leistung, Pulsleistung und Frequenz optimal an die momentane Geschwindigkeit im Schneidprozess an.

Je nach Applikation werden sowohl die Leistung im cw-Betrieb als auch die Pulsparameter adaptiert. Dadurch ermöglicht die Software eine deutlich bessere Schneidqualität bei maximalen Schneidgeschwindigkeiten.

Bessere Laserschneidqualität sowohl mit Faserlasern als auch mit Scheibenlasern

Cutassist kann in allen Lasern eingesetzt werden, die Trumpf mit der neuen Tru-Control-Steuerung ausliefert. Dies sind unter anderem die Scheibenlaser der Tru-Disk-Generation und die Faserlaser der Tru-Fiber-Serie.

Um die optimalen Laserparameter zu ermitteln, unterteilt Cutassist die Brems- und die Beschleunigungsstrecke des Schneidprozesses in vier Bereiche. Für diese ermittelt die Software die jeweils optimalen Parameter zum Schneiden. Ausgehend von der Prozessleistung reduziert sie erst die mittlere Leistung. Ab einer gewissen Mindestgeschwindigkeit stellt Cutassist auf Laserpulse um. Über den Umkehrpunkt hinweg pulst der Laser mit konstanter Frequenz.

Der Anwender kann den kompletten Parametersatz aus der Datenbank laden. Die Anpassung geschieht zwischen Anlage und Laser automatisch. So werden beispielsweise bei der Anfahrt einer Ecke alle Phasen vom Laser eigenständig verwaltet, ohne dass der Anwender eingreifen muss. Dies erspart sowohl bei der Programmierung einzelner Bauteile als auch beim eigentlichen Schneidprozess viel Zeit, weil die Maschine immer mit optimalem Vorschub arbeiten kann.

Programm zu Laserschneiden langer Strecken wie auch filigraner Strukturen

Die Laserparameter passen sich durch Cutassist an die Vorschubgeschwindigkeit der Führungsmaschine an. Daher ist es bei hochlegierten Stählen ohne Bedeutung, ob die Anlage lange gerade Strecken mit hoher Geschwindigkeit fährt oder filigrane Strukturen schneidet. Das zugrunde liegende Laserprogramm muss der Anwender nicht ändern.

Für Baustähle über 2 mm Dicke stellt die Software zusätzliche Funktionen bereit, um die Schneidqualität – insbesondere in Eckbereichen – zu verbessern. Jede Kontur wird mit maximaler Geschwindigkeit bei optimierten Laserparametern geschnitten.

Im Vergleich zu konventionellen Techniken ermöglicht es Cutassist, die Schneidzeit pro Bauteil um bis zu 50% zu verringern – und dies bei höherer Qualität der Schnittkante. Anwender können Cutassist in allen Führungsanlagen einsetzen, die ein analoges, geschwindigkeitsproportionales Signal zur Verfügung stellen.

Elke Kaiser ist in der Applikationsentwicklung tätig bei der Trumpf Laser GmbH & Co. KG, Schramberg, Dr. Rüdiger Brockmann ist im Branchenmanagement tätig bei der Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH, Ditzingen.

Elke Kaiser und Rüdiger Brockman | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/trenntechnik/articles/244024/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Flüssiger Wasserstoff im freien Fall
05.12.2016 | Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM)

nachricht IPH entwickelt Prüfstand für angetriebene Tragrollen
29.11.2016 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Flüssiger Wasserstoff im freien Fall

05.12.2016 | Maschinenbau

Forscher sehen Biomolekülen bei der Arbeit zu

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungsnachrichten