Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Saubere Lunge dank Laserprozessabsaugung

18.06.2019

»CleanRemote« schützt Produktionsumgebung vor gefährlichem Mikrostaub

In Branchen wie der Autoindustrie lassen sich mit dem Laser-Remoteverfahren blitzschnell Bauteile bearbeiten. Allerdings entstehen dabei gesundheitsschädliche Emissionen, die Lungenschädigungen hervorrufen können.


Die Multi-Remote-Anlage (MuReA) des Fraunhofer IWS schweißt, schneidet und strukturiert Bauteile großflächig und produktiv mit Hochleistungslasern.

© Fraunhofer IWS Dresden


Das Laser-Remote-System bewegt den Laserstrahl mit bis zu 10 m/s über das Bauteil. Die Oberfläche des Metalls wird dadurch gereinigt und mit einer Furchenstruktur versehen.

© Fraunhofer IWS Dresden

Wissenschaftler des Dresdner Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS haben sich im Rahmen des IGF-Forschungsprojektes »CleanRemote« mit diesem Problem beschäftigt. Per Absaugvorrichtung verringern sie Partikel und Gase in der Luft.

Maschinenbau, Schiffbau, Luftfahrt – die Laser-Remotebearbeitung ist seit einigen Jahren in der Industrie auf dem Vormarsch. Während früher mit einem Laser an einem Bauteil jeweils nur eine Stelle nach der anderen bearbeitet werden konnte, ist es nun dank dieses Verfahrens möglich, Teile bis zu einer Größe von einem Meter an verschiedenen Stellen quasi gleichzeitig zu schneiden, zu schweißen, abzutragen oder zu strukturieren.

Doch obwohl das gut funktioniert, besteht ein Problem: »Die Bearbeitung erfolgt mit einer hohen Intensität von mehreren Kilowatt innerhalb von wenigen Sekunden. Dabei entstehen gesundheitsschädliche Emissionen in Gestalt von kleinen Partikeln und Gasen«, erklärt Annett Klotzbach vom Fraunhofer IWS in Dresden.

Im Rahmen des IGF-Forschungsprojektes »CleanRemote« hat die Leiterin der Gruppe Kleben und Faserverbundtechnik sich in den vergangenen Jahren mit der Thematik befasst. Jetzt liegen konkrete Ergebnisse vor.

Absaugung verringert Gesundheitsrisiken

Mit einer speziellen Absaugvorrichtung soll sich das Risiko für Anlagenbediener verringern. Diese sind vor allem gefährdet, wenn eine Fertigungsanlage neu bestückt wird und somit geöffnet werden muss. Die Partikel können so austreten und den Bediener an der Lunge schädigen.

Ausgangspunkt für die Forschung war die Frage, in welche Richtung sich die kleinen Partikel bewegen, die mit bloßem Auge kaum zu sehen sind. »Das kann recht unterschiedlich sein, weil manche Partikel größer sind als andere. So haben die großen mehr kinetische Energie und fliegen deshalb höher«, sagt Annett Klotzbach.

Hinzu komme, dass der Laser mit Hilfe von verkippbaren Spiegeln innerhalb von Millisekunden von einer Position zur anderen springe, was die Berechnungen kompliziert gestaltet habe.

„Unsere Partner vom Lehrstuhl für Anorganische Chemie der TU Dresden haben daher am Computer ein Strömungsmodell entwickelt, damit wir die Partikelflugbahn nachvollziehen können. Mit diesen Daten haben wir schließlich die Absaugvorrichtungen optimiert“, sagt Annett Klotzbach.

Neben gezielt angeordneten Absaughauben haben die Wissenschaftler zusätzlich einen sogenannten Querjet eingebaut. »Für Teilchen, die sich weit weg von den Absaughauben befinden, brauchen wir diesen. Sie werden so von einer Seite zur anderen geblasen und dann abgesaugt.« Restverschmutzungen würden zudem per CO2-Schneestrahlverfahren beseitigt, erläutert die Wissenschaftlerin.

Arbeits- und Umweltschutzauflagen erfüllen

Zweieinhalb Jahre hat Annett Klotzbach mit ihrem Team und dem Kooperationspartner an dem Projekt gearbeitet. Nun sollen die Erkenntnisse der Wirtschaft zugutekommen, wo die Laser-Remotebearbeitung beispielsweise eine wichtige Rolle spielt, wenn der Stahlrahmen eines Autositzes verschweißt wird oder eine metallische Oberfläche gereinigt und angeraut werden muss, um Karbonteile einzukleben.

»Die Laser-Remotebearbeitung mit Hochleistungslasern wird weiter Einzug halten, insbesondere bei kleinen und mittelständischen Unternehmen. Sie können von unseren Forschungsergebnissen profitieren, um die arbeits- und umweltschutzrechtlichen Auflagen bestmöglich zu erfüllen«, sagt Annett Klotzbach.

Mitte Juni wird sie das Verfahren auf der Messe »LASER World of PHOTONICS« in München vor einem Fachpublikum erstmals öffentlich präsentieren.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Annett Klotzbach
Gruppenleiterin Kleben und Faserverbundtechnik
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
annett.klotzbach@iws.fraunhofer.de
Telefon +49 351 83391-3235
Winterbergstraße 28, 01277 Dresden

www.iws.fraunhofer.de 

Originalpublikation:

https://www.iws.fraunhofer.de/de/presseundmedien/presseinformationen/2019/presse...

Markus Forytta | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Mit dem Eulenhals zu mehr Effizienz
02.07.2019 | Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

nachricht Neue Herangehensweise bei sich selbstmontierenden Mikromaschinen
25.06.2019 | Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Beschleunigerphysik: Alternatives Material für supraleitende Hochfrequenzkavitäten getestet

Supraleitende Hochfrequenzkavitäten können Elektronenpakete in modernen Synchrotronquellen und Freien Elektronenlasern mit extrem hoher Energie ausstatten. Zurzeit bestehen sie aus reinem Niob. Eine internationale Kooperation hat nun untersucht, welche Vorteile eine Beschichtung mit Niob-Zinn im Vergleich zu reinem Niob bietet.

Zurzeit ist Niob das Material der Wahl, um supraleitende Hochfrequenzkavitäten zu bauen. So werden sie für Projekte wie bERLinPro und BESSY-VSR eingesetzt,...

Im Focus: Künstliche Intelligenz löst Rätsel der Physik der Kondensierten Materie: Was ist die perfekte Quantentheorie?

Für einige Phänomene der Quanten-Vielteilchenphysik gibt es mehrere Theorien. Doch welche Theorie beschreibt ein quantenphysikalisches Phänomen am besten? Ein Team von Forschern der Technischen Universität München (TUM) und der amerikanischen Harvard University nutzt nun erfolgreich künstliche neuronale Netzwerke für die Bildanalyse von Quantensystemen.

Hund oder Katze? Die Unterscheidung ist ein Paradebeispiel für maschinelles Lernen: Künstliche neuronale Netzwerke können darauf trainiert werden Bilder zu...

Im Focus: Artificial neural network resolves puzzles from condensed matter physics: Which is the perfect quantum theory?

For some phenomena in quantum many-body physics several competing theories exist. But which of them describes a quantum phenomenon best? A team of researchers from the Technical University of Munich (TUM) and Harvard University in the United States has now successfully deployed artificial neural networks for image analysis of quantum systems.

Is that a dog or a cat? Such a classification is a prime example of machine learning: artificial neural networks can be trained to analyze images by looking...

Im Focus: Was die Kraftwerke der Zelle in Form hält

Ein Team aus Deutschland und der Schweiz um Professor Oliver Daumke vom MDC hat untersucht, wie ein Protein der Dynamin-Familie die innere Membran der Mitochondrien verformt. Die Ergebnisse, die auch Einblicke in erbliche Erkrankungen des Sehnervs liefern, sind im Journal „Nature“ veröffentlicht.

Mitochondrien sind die Kraftwerke unserer Zellen. Hier wird Energie in Form chemischer Verbindungen wie ATP gewonnen. Um dieser Aufgabe optimal nachgehen zu...

Im Focus: Knobeln auf dem Quanten-Schachbrett

Physiker der Universität Innsbruck schlagen ein neues Modell vor, mit dem die Überlegenheit von Quantencomputern gegenüber klassischen Supercomputern bei der Lösung von Optimierungsaufgaben gezeigt werden könnte. Sie demonstrieren in einer aktuellen Arbeit, dass schon wenige Quantenteilchen genügen würden, um das mathematisch schwierige Damenproblem im Schach auch für größere Schachbretter zu lösen.

Das Damenproblem ist eine schachmathematische Aufgabe, die schon den großen Mathematiker Carl Friedrich Gauß beschäftigt hat, für die er aber erstaunlicher...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auswandern auf Terra-2?

15.07.2019 | Veranstaltungen

Hallo Herz! Wie kommuniziert welches Organ mit dem Herzen?

12.07.2019 | Veranstaltungen

Schwarze Löcher und unser Navi im Kopf: Wissenschaftsshow im Telekom Dome in Bonn

11.07.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Auswandern auf Terra-2?

15.07.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Beschleunigerphysik: Alternatives Material für supraleitende Hochfrequenzkavitäten getestet

15.07.2019 | Physik Astronomie

Verfahren zum Patent angemeldet: Katalysator-Herstellung in einem Schritt

15.07.2019 | Verfahrenstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics