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 Stresstest über den Wolken
21.06.2017 | Hochschule Osnabrück

nachricht 3D-Druck im Mittelstand etablieren
20.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie

Digitalanzeige mit Touchscreen WAY-AX & WAY-DX von WayCon

27.06.2017 | Energie und Elektrotechnik

Der Krümmung einen Schritt voraus

27.06.2017 | Informationstechnologie