LASER 2005: Schweißen und schneiden mit Laser ohne Werkzeugwechsel

Weltpremiere auf der Messe LASER 2005: Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT zeigt weltweit erstmals einen Kombi-Bearbeitungskopf, der das wechselseitige roboterunterstützte Laserschneiden und -schweißen ohne Werkzeugwechsel ermöglicht. Weitere Technik-High-Lights am Fraunhofer-Stand 145 in Halle B3 sind: Mikrobearbeitung, Auftragschweißen, Laserlöten von Aluminium und ein Mini-Beamer.

Der Traum eines jeden Produktionsleiters ist eine Fertigungsanlage, die sämtliche für die Produktion notwendigen Verfahren vereint. Zeitaufwändige Rüstarbeiten würden vermieden, kürzere Prozessketten ermöglicht und Produktionskosten gesenkt. Leider gibt es die Allround-Maschine nicht! Einen ersten Schritt in der Zusam-menlegung zweier Fertigungsverfahren wagten die Ingenieure des Aachener Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT: Der neu entwickelte Kombikopf mit autonomer Düse und Fokussieroptik ermöglicht erstmals das wechselseitige roboterunterstützte Laserschneiden und -schweißen ohne Werkzeugwechsel. Exemplarisch sind die Möglichkeiten des Kombikopfes an einem Pkw-Dachrahmen überprüft worden. In schnell wechselnder Folge werden Ober- und Unterschalen verschweißt, Ausbrüche geschnitten und Laschen eingeschweißt.

Eine weitere Innovation des ILT auf der LASER 2005 ist die Kombination von Nieten und Laserstrahlschweißen. Das patentierte Fügeverfahren eSIE.CONNECT vereint zwei Vorteile: Erstens erreichen die damit erzeugten Schweißverbindungen Festigkeitswerte wie der Grundwerkstoff und liegen damit wesentlich höher als bei reinen Nietverbindungen. Zweitens ermöglicht die Niettechnik eine genaue und schnelle Fixierung sowie Montage großflächiger Bauteile ohne aufwändige Spanntechnik. Auf dem Messestand wird eine vorgenietete und lasergeschweißte Waggonseitenwand erstmals öffentlich vorgestellt.

Schienen berührungslos und verschleißfrei reinigen – und das miteiner Fahrgeschwindigkeit von bis zu 60 km/h: Der Laser macht auch dies möglich. Konventionelle Reinigungsverfahren benötigen Reinigungsmittel und führen zum Verschleiß von Rad und Schiene – das vom ILT entwickelte Lasersystem nicht.

Diodengepumpte Festkörperlaser dienen als Sender für die Satellitenkommunikation mit höheren Bandbreiten als bei konventionellen Mikrowellensystemen. In Zusammenarbeit mit der Firma TESAT Spacecom haben Forscher des ILT im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR maßgeschneiderte Diodenlaser-Pumpmodule für den Weltraumeinsatz entwickelt.

Laser für die Mikrotechnik

Für kreisrunde Präzisionsbohrungen, wie sie in Mikrodosiersystemen der Medizintechnik oder in Einspritzdüsen der Automobilindustrie benötigt werden, haben Forscher des ILT eine neue, sehr kompakte Wendelbohroptik entwickelt. Der Laserstrahl erreicht Strukturgeometrien kleiner als 10 Mikrometer bei minimaler thermischer Belastung der Bauteile. Deshalb ist er das ideale Werkzeug in der Herstellung feinwerktechnischer und mikrotechnischer Produkte. Im BMBF-Förderprogramm »Forschung für die Produktion von Morgen« wurden in vier industriellen Verbundprojekten mit insgesamt 23 Partnern aus Industrie und Forschung Technologien zur Herstellung mikrotechnischer Produkte entwickelt, die zu deutlichen Kosteneinsparungen in der Prozesskette und neuen Fertigungsmöglichkeiten geführt haben. Die einzelnen Projekte decken dabei die gesamte Fertigungskette vom Rapid Prototyping, der Werkzeug- bzw. Bauteilherstellung bis zur Fügetechnik im Montageprozesses ab.

In einem zweitägigen Workshop werden am 8. und 9. Juni die wesentlichen Ergebnisse dieser Projekte zusammengefasst und einem interessierten Publikum aus Technik und Wissenschaft vorgestellt.

Remote-Schweißen mit YAG-Lasern

Das Remote-Schweißen senkt durch schnelle Strahlpositionierung zwischen den einzelnen Schweißpositionen die Prozesszeit deutlich und stellt damit eine wirtschaftlich bedeutungsvolle Alternative zum Widerstandspunktschweißen dar. Besonders für Anwendungen im Karosseriebau findet das Remote-Schweißen mit Festkörperlasern große Resonanz in der Automobil- und Zuliefererindustrie. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS zeigt auf der LASER 2005 ein Remote-Bearbeitungssystem mit einer innovativen Strahlablenkoptik. Dieses Remote-System vereint die Kompetenzen in Optikauslegung, Prozessabbildung und -diagnose sowie Werkzeuge zur Prozessplanung, -optimierung und -steuerung.

Modulares Pulverdüsensystem zum Auftragschweißen

Das Laserstrahl-Auftragschweißen hat sich industriell etabliert – vor allem, wenn es darum geht, präzise Oberflächenschutz- und Funktionsschichten herzustellen oder Wertbauteile zu reparieren. Eine wichtige Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz des Verfahrens sind robuste Pulverdüsen, die eine exakte und stabile Zufuhr des Schweißpulvers auch an weniger gut zugänglichen Bearbeitungs-stellen sowie beim Beschichten von Freiformflächen ermöglichen. Das modulare Pulverdüsensystem COAXn des IWS in Dresden kann leicht in Standardwerkzeugmaschinen und Bearbeitungssysteme integriert werden. Mit der dreidimensional bewegten Düse können selbst Schweißungen über Kopf ausgeführt werden.

Beispiele für hochpräzise Anwendungen sind Anlagen zur Reparatur von komplex geformten Triebwerkkomponenten wie Schaufeln, Scheiben und Blisks.

Laserstrahllöten

Das Laserstrahllöten bringt wirtschaftliche Vorteile: Der Nachbearbeitungsaufwand der Lötnähte und die thermischen Belastung ist gering. Besonders gefragt ist es bei neuen Leichtbaukonzepten aus Aluminium. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT hat ein Verfahren entwickelt, mit dem Aluminium auch ohne Flussmittel gelötet werden kann. Das spart erhebliche Fertigungskosten. Am Beispiel einer Automobilheckklappe demonstrieren Ingenieure des IPT die Potenziale des neuen Verfahrens.

Beamer für die Westentasche

Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT präsentiert auf der Laser 2005 einen Miniatur-Laser-Projektor. Kernstück dieses Mini-Beamers ist ein nur 5 x 5 mm großer Mikro-Laserscanner-Chip aus Silizium. Eine vergoldete Spiegelplatte ist zweiachsig aufgehängt und lenkt den Strahl einer roten Laserdiode zeilenförmig und vertikal ab. Dieses System liefert Bilder mit einer Auflösung von 256 x 512 Bildpunkten. Mobile Geräte wie Mobiltelefone, Digitalkameras oder PDAs werden damit zum Projektor. Der Demonstrator ermöglicht bereits die Wiedergabe graphischer Informationen, etwa die Projektion einer Handy-Benutzeroberfläche. Das ISIT kann diesen Miniatur-Laserscanner-Chip am Standort Itzehoe als Low-Cost Massenprodukt fertigen, und bietet damit die Voraussetzung für preisgünstige Mini-Projektoren für verschiedene Anwendungen.

Wir laden ein am
Dienstag 14.06.2005 von 11.00 Uhr bis 12.30 Uhr
zu einem Pressegespräch mit den Fraunhofer-Experten und Vorführung der Exponat-Highlights am Fraunhofer-Stand 145 in Halle B3.