Automatisierungstechnik und Digitalisierung für Laserschweißprozesse

Laserschweißen als Fügeprozess für die digitale Produktion

Der Prozess zeichnet sich aus durch eine hohe Geschwindigkeit und Maßgenauigkeit bis zu ± 0,01 mm. Dabei schont das Laserschweißen durch die kurze thermische Belastung auch das Material und beugt einem Verzug vor. Der Laser gibt die Energie punktgenau innerhalb kürzester Zeit ab. Werden dem Prozess noch eine Scanneroptik hinzugefügt und ein Faserlaser genutzt, können komplexe 3D-Geometrien bearbeitet werden, ohne das darunter befindliche Werkstück zu bewegen. Dies spart nicht nur Zeit, sondern auch Werkzeuge, die zur Bewegung und Positionierung des Werkstücks notwendig wären. Ein Abluftreinigungssystem sorgt für eine nahezu restlose Reinigung der Abluft während des Prozesses.

Um einen wirtschaftlichen Einsatz zu gewährleisten, werden derzeit vor allem die Handhabungstechniken zur Zu- und Abführung der zu schweißenden Teile optimiert. Für die Qualitätssicherung kommen bildgebende Verfahren zur Anwendung, die durch eine Cloud synchronisiert werden. Im Zuge der Digitalisierung ist jedoch zunehmend eine vollumfängliche Datenerfassung aller Prozess- und Qualitätsdaten gefragt.

Die Herausforderung ist, das Gerät zunächst für die digitale Produktion tauglich zu machen. Sensoren ermitteln die Güte der Ausgangsposition der Werkstücke und eine Wärmebildkamera erkennt die Temperaturverteilung. In Echtzeit überträgt ein OPC-UA-Server die Prozessdaten der Laserzelle an eine übergeordnete Cloud. Über diese kann der Prozess detailliert überwacht und die Laserparameter über eine weitere Schnittstelle dynamisch angepasst werden. Die gespeicherten Daten lassen sich auch im Nachgang zur Qualitätsbeurteilung und zum Anpassen der Prozessparameter für nachfolgende Prozessschritte heranziehen. Ziel ist es, den Vorgang zu automatisieren sodass sich der gesamte Schweißprozess selbst steuert und optimiert.

Unser Angebot umfasst einerseits die Prüfung der Wirtschaftlichkeit von Laserschweißprozessen, andererseits die technische Einsetzbarkeit in Fertigungsketten. Im Rahmen der Untersuchung werden die Handhabungsprozesse, der Automatisierungsgrad und die grundsätzliche Einsetzbarkeit des Prozesses untersucht. Durch Parameterstudien, bei denen alle Parameter erfasst und gespeichert werden, kann eine Aussage über die zu erwartende Qualität des Prozesses getroffen werden.