Motorische Zoom-Beschichtungsoptik (MCO)

Variable Spurbreite bei gleichem TCP
Laser werden bereits seit Jahren für die Oberflächenbehandlung eingesetzt. Speziell das Beschichten von Oberflächen und das Laserauftragsschweissen sind Anwendungsgebiete, die nicht neu sind, aber besonders in den letzten Jahren durch Weiterent- wicklung der Düsentechnik und des Prozess-Know-How einen großen Sprung in den industriellen Fertigungsalltag gemacht haben.

Mit dem gesteigerten industriellen Einsatz gehen höhere Ansprüche an die zu realisierenden Bauteilgeometrien einher. Unter anderem ist es erforderlich, die Spurbreiten beim Pulverauftragsschweißen am gleichen Bauteil zu variieren. Derzeit wird dies durch Defokus- sierung des Laserstrahls realisiert, mit all den dazugehörigen Nach- teilen wie Verschiebung des TCP, notwendiger Nachjustage der Pulverzufuhr, abflachendes Intensitätsprofil im defokussierten Strahl, etc.. Ein erster Schritt zur Vereinfachung war die Entwicklung einer manuell verstellbaren Zoomoptik durch REIS Lasertec. Diese Optik ermöglicht das manuelle Einstellen der Spurbreite bei gleichbleibendem TCP. Zudem ist das optische System derart ausgelegt, dass sich für alle möglichen Spurbreiten eine annähernde Top-Hat-Verteilung des Intensitätsprofils im TCP ergibt.

Mit der Entwicklung einer motorisch verstellbaren Zoom-Optik geht REIS Lasertec noch einen Schritt weiter. Die motorisch verstellbare Variante der Zoom-Optik erlaubt ohne Zyklusunterbrechung die Spurbreite zu variieren und sogar im Prozess eine Anpassung vorzunehmen. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten bei der Generierung von Auftragsgeometrien.

Funktionsweise
Bei der motorischen Zoom-Beschichtungsoptik wird über ein speziell ausgelegtes, verfahrbares Linsenpaket der Fokusdurch- messer im Arbeitspunkt der Optik variiert. Das Intensitätsprofil des Lasers im Arbeitspunkt entspricht dabei für alle möglichen Spur- breiten annähernd einer Top-Hat-Verteilung. Angetrieben wird das Linsenpaket über einen Servomotor. Alle optischen Komponenten im Strahlengang werden aktiv gekühlt. Durch Spülluft im Optik- gehäuse erzeugter Überdruck verhindert ein Eindringen von Verschmutzung und Pulver.

Standardmäßig wir die Optik mit einer vom Fraunhofer Institut für Lasertechnik entwickelten 3-Strahldüse ausgerüstet, die eine 3D-Bearbeitung mit einer Verkippung bis zu 90° zur Horizontalen ermöglicht. Auf Wunsch sind aber auch andere Düsenvarianten adaptierbar. Speziell für Handhabungssysteme von REIS Robotics mit integrierter Strahlführung erlaubt ein optionaler Schnellwechsel- adapter eine rasche und reproduzierbare Anflanschung. Die An- kopplung an externe Strahlführungssysteme oder Kollimationen bei Verwendung von Handhabungssystemen anderer Hersteller ist problemlos über Adaptermodule realisierbar, auf Wunsch ebenfalls mit Schnellwechselsystem. Die Optik wird wahlweise mit Inkrementalgeber oder mit Resolver ausgestattet. Dementsprechend erfordert die elektrische Adaption an die Anlagensteuerung einen zum Inkrementalgeber/ Resolver der Optik kompatiblen Servo-Verstärker.

Vorteile der MCO
  • Variation der Spurbreite von 0,5 mm bis 3,5 mm bei konstantem TCP
  • Änderung der Spurbreite bei aktivem Laserprozess
  • Keine Nachjustage der Pulverdüse
  • 3D-Bearbeitung mit Verkippung zur Horizontalen bis zu 90 °
  • Einsetzbar für Festkörper-, Scheiben-, Faserlaser oder HighPower-Diodenlaser im Multi-Kilowatt-Bereich
  • Aktive Optikkühlung, Staubschutz durch Spülluft
  • Einfache Adaption an unterschiedliche Handhabungssysteme
Gerne bieten wir Ihnen auch eine individuelle Lösung an. Für weitere Informationen oder Fragen stehen wir Ihnen jederzeit zur Verfügung.

Der Bearbeitungskopf entstand in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ILT, Aachen.
Ansprechpartner: Dr. Andres Gasser,
Telefon: +49 (0)241/8906-209,
www.ilt.fraunhofer.de

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