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Das Schweißen mit einem auf wenige Zehntel Millimeter Durchmesser gebündelten Laserstrahl erfordert höchste Präzision. Das genaue Treffen der Nahtstelle zwischen den zu verbindenden Bauteilen ist qualitätsentscheidend für die Schweißung. Hinzu kommt, daß sowohl die Strahlleistung als auch die Strahlqualität moderner Bearbeitungslaser ständig gesteigert werden. Dadurch kann die Schweißgeschwindigkeit, d.h. die Produktivität für konkrete Anwendungen gesteigert werden. Diese Forderungen stehen immer mehr im Widerspruch zu den unvermeidbaren Form- und Maßtoleranzen, die jedes technische Bauteil aufweist, und der aus technischen und wirtschaftlichen Gründen begrenzten Genauigkeit der Maschinensysteme, die für das Laserschweißen eingesetzt werden.
Eine Lösung für diesen Widerspruch bietet die im Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden gemeinsam mit mehreren Industriepartnern und mit Förderung durch das BMBF entwickelte sensorgesteuerte dreidimensionale Geometrieerfassung. "Grundlage ist ein optischer Nahtverfolgungssensor, dessen Kamera den beim Schweißen zu treffenden Spalt mittels Lichtschnitt aufnimmt" erläutert Dr. Lothar Morgenthal. Eine leistungsfähige Bildverarbei-tung und speziell entwickelte Software schaffen die Voraussetzungen für die schnelle Umsetzung der Bilddaten in Steuerbefehle für die CNC der Schweißanlage. Mit einem Servotakt im Millisekundenbereich ist die Steuerung in der Lage, den Meßsignalen des Sensors mit hoher Verfahrgeschwindigkeit fünfachsig zu folgen.
Diese Problemlösung unterscheidet sich in mehreren Punkten von bisher Bekanntem: Sensorinformationen können sofort abgearbeitet oder im Speicher zur späteren Nutzung und Qualitätskontrolle abgelegt werden. Damit sind die zwei Betriebsarten Geometrieerfassung (automatisches Teach-In) und Geometrieverfolgung (in Echtzeit) möglich. Die Sensorbedienung, sonst ein spezielles Terminal, ist in die Nutzeroberfläche der CNC-Steuerung eingebunden. Ein weiterer Vorzug ist die automatische Positionierung der Sensordrehachse zur Orientierung des Sensorfensters. Zusätzlich zu Lage und Verlauf des Schweißspaltes liefert der Sensor Informationen zur Spaltbreite beim I-Stoß oder zum Teileversatz beim Überlappstoß. Mit diesen Daten kann z.B. die dosierte Zufuhr von Schweißzusatzmaterial gesteuert werden oder die Einhaltung der zulässiger Toleranzen der Schweißspaltausbildung überwacht werden.
Nach Ansicht der Entwickler sind die Möglichkeiten des Systems noch längst nicht ausgeschöpft, obwohl es in verschiedenen Varianten schon industriell Anwendung zum Schweißen von Blechplatinen, Behältern oder Automobilteilen gefunden hat.
Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik
01277 Dresden, Winterbergstr. 28
Fax: 0351 / 25 83 300, E-mail: info@iws.fhg.de
Dr. Lothar Morgenthal Telefon: (0351) 25 83 322
Dipl.-Ing. Dirk Grüneberg Telefon: (0351) 25 83 231
Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Ralf Jäckel Telefon: (0351) 25 83 444
http://www.iws.fhg.de/infonew/info_22/info_22.html
Scout-Sensor für die 3D-Geometrieerfassung und Konturverfolgung
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Nd:YAG-Optik mit montiertem Sensor (rechts) sowie Schutzgas- und Zusatzdrahtdüse (links)
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Maschinenbau, Mathematik, Physik / Astronomie, Werkstoffwissenschaften, Wirtschaft
überregional
Forschungsprojekte
Deutsch
Scout-Sensor für die 3D-Geometrieerfassung und Konturverfolgung
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Nd:YAG-Optik mit montiertem Sensor (rechts) sowie Schutzgas- und Zusatzdrahtdüse (links)
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