Prozesssicheres Remote-Schweißen mit dem Laser

Am LZH wird eine Remote-Schweißanlage für große Bearbeitungsbereiche entwickelt. Durch die Führung eines Scanners über einen Standard-Industrieroboter, können Werkstücke über weitere Entferungen und hochgradig flexibel bearbeitet werden.

Das heutzutage industriell vielfältig eingesetzte Laserbeschriften erfolgt über bewegliche Scannerspiegel, die den Laserstrahl in Sekundenschnelle über die Oberfläche eines Werkstückes führen uns sie durch Materialabtrag oder Farbumschlag beschriften. Warum nicht dasselbe Prinzip für das Laserstrahlschweißen nutzen, natürlich mit wesentlich mehr Leistung? Dies ermöglicht noch mehr Flexibilität im Prozess, da der Laserstrahl über Scannerspiegel hochdynamisch über das Werkstück geführt wird.
Zur Zeit wird am LZH an der Entwicklung einer Remote-Schweißanlage für große Bearbeitungsbereiche gearbeitet, bei der der Scanner durch einen Standard-Industrieroboter geführt wird. Durch die Kombination der Vorteile von scannerbasierten Prozessen und robotergeführter Bearbeitung können Werkstücke nebenzeitoptimiert und hochgradig flexibel bearbeitet werden.

Eine besondere Bedeutung haben dabei optische Sensoren zur Erkennung der Nahtposition und zur automatisierten Überwachung des Prozesses. Die Entwicklung geeigneter Sensorsysteme und angepasster Verfahren für die Prozesskontrolle ist Gegenstand der Arbeiten am LZH, das die grundlegenden Untersuchungen zur Prozessentwicklung und Prozessqualifizierung durchführt.

Auch an die verwendeten Festkörperlaser werden extreme Anforderungen bezüglich der Strahlqualität gestellt, um mit den notwendigen sehr langen Brennweiten hinreichend kleine Fokusdurchmesser zu erreichen. Aus diesem Grund wird ein neuentwickelter Hochleistungsscheibenlaser eingesetzt, der die erforderliche Strahlqualität liefert.
Bei einem System mit derart vielen Freiheitsgraden muss auch das Programmieren der Schweißbahnen handhabbar sein. Deshalb entwickelt das LZH eine angepasste Offline-Programmierung, die zusätzlich Strategien zur Verfahrwegsoptimierung enthalten wird.
Das übergeordnete Projektziel – ein flexibles und robustes Fertigungskonzept für das robotergeführte Remote-Schweißen – wird im wesentlichen an den Erfordernissen von zwei Anwendungsfeldern ausgerichtet: dem Automobilrohbau und der Fertigung von Kleinteilen für Haushaltsgeräte, der sogenannten „weißen Ware“. Zusammen mit Industriepartnern aus den Bereichen der Lasertechnik, des Anlagenbaus sowie einem Spezialisten für optische Messtechnik arbeitet das LZH daran, das beschriebene Konzept zum Remote-Schweißen in die Praxis umzusetzen. Die Forschungsarbeiten werden vom BMBF durch den Projektträger für Produktion und Fertigungstechnologien (PFT) im Forschungszentrum Karlsruhe GmbH unterstützt.