Arbeitsschwerpunkte

• Laserstrahl-Mikrofügen u.a. mittels frequenzkonvertierten Festkörperlasern
• Lasergeführtes und stabilisiertes MSG-Schweißen (LGS‑MSG‑Schweißen)
• Sensorikintegration in Laserbearbeitungsanlagen u.a zum Remote-Laserschweißen
• Remote-Schneiden von Feinblechen
• Entwicklung von dienstorientierten Informationssystemen für die Lasermaterialbearbeitung
• Entwicklung eines Messsystems zur High-Speed-Temperaturerfassung beim Einzelpuls-Mikroschweißen
• Entwicklung von Sonderanlagen für die Lasermaterialbearbeitung

Die Gruppe Maschinen und Steuerungen der Abteilung Produktions- und Systemtechnik realisiert Forschungsideen und Entwicklungsprojekte auf dem Gebiet der zukunftsfähigen laserstrahlgestützten Materialbearbeitung in vielfältigen Anwendungen, die eine besondere Weiterentwicklung der Maschinen und Steuerungstechnik erfordern. Hierzu zählen Fügeprozesse an Mikro- und Makrobauteilen unter breitem Einsatz der Scannertechnologie und die Entwicklung neuartiger Sensorsysteme zur Prozesssteuerung.

Sensorikintegration in Laserbearbeitungsanlagen u.a zum Remote-Laserschweißen

Beim „Remote-Laserschweißen“ wird der Laserstrahl mit Hilfe eines Scanners, auf das zu schweißende Objekt gerichtet. Der fokussierte Laserstrahl kann hiermit äußerst schnell über das Werkstück geführt werden und hat auch auf Grund des großen Arbeitsabstandes Zugang zu Bauteilstellen, die mit konventionellen Bearbeitungsköpfen nicht erreicht werden können. Um den Anlagenbediener bei der Programmierung zu entlasten, wird die Anlagensteuerung mittels Sensorik ergänzt. Durch die Integration der Sensorik wird somit die Fertigungsgenauigkeit erhöht und die Produktivität insbesondere bei der Bearbeitung von Aufträgen mit geringer Losgröße erheblich gesteigert.

Laserstrahl-Mikroschweißen

Höhere Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit von Mikroverbindungen verlangen nach neuen Fertigungsprozessen. Beim Laserstrahl-Mikrofügen werden die Fügepartner ohne Zugabe von weiteren Materialien verschweißt. Zu den  Anwendungen zählen sowohl elektronische Bauteile als auch mechanische Funktionsverbindungen. Ebenso werden mit diesem Prozess Gehäuseteile unter entsprechend notwendigen Atmosphären gasdicht verschweißt. Neben experimentellen Untersuchungen wird auch die numerische Simulation der Temperaturverteilung zur Prozessentwicklung herangezogen. Mehr Informationen zum Thema Mikroschweißen.

Lasergeführtes und stabilisiertes MSG-Schweißen (LGS MSG Schweißen)

Das neue laserunterstützte Fügeverfahren basiert auf einem MSG Schweißprozess, wobei mittels eines Laserstrahls geringer mittlerer Ausgangsleistung der Arbeitspunkt des Lichtbogens gesteuert wird. Durch die Lasersteuerung des  Lichtbogenprozesses wird auch bei Verdopplung der Schweißgeschwindigkeiten ein stabiler und hochwertiger Fügeprozess erzielt. Weiterhin kann der Lichtbogen durch den Laserstrahl präzise und flexibel örtlich geführt werden.

Remote-Schneiden von Feinblechen

Entsprechend dem Remote-Schweißen können auch Feinbleche in der Stärke von einigen 100 μm im Remote-Verfahren geschnitten werden. Durch die erheblich gesteigerte Brillanz der Laser systeme kann bei langen Brennweiten der fokussierte Strahl auf der Werkstückoberfläche entlang der zu schneidenden Kontur auf der Bauteiloberfläche geführt werden. Hierbei wird das Material durch die hohe Leistungsdichte im Fokus sublimiert. Erste Untersuchungen am LZH mit neu entwickelten Scannersystemen ermöglichten bereits eine Schnittgeschwindigkeit von 16 m / min bei Einsatz von 3 kW Laserleistung (Scheibenlaser) zum Schneiden einer 100 μm Edelstahlfolie.

Entwicklung von dienstorientierten Informationssystemen für die Lasermaterialbearbeitung

Das Projekt hat zum Ziel, den Einsatz des Laserpolierens sowohl im Werkzeug- und Formenbau in KMU als auch in der Instandhaltung von Tiefzieh- und Spritzgusswerkzeugen in der Linien und Lohnfertigung weiter voranzutreiben und wirtschaftlicher zu gestallten. Hierbei sollen die Wettbewerbsfaktoren Kosten, Qualität und Termintreue durch Betrachtung der folgenden Teilziele weiter erhöht werden:

• Erhöhung der Transparenz der Auftrags- und Kostenstruktur bei Laserlohnfertigung
• Optimierung der Auftragsdurchlaufzeit bei Oberflächenveredelung in KMU
• Verkürzung der Stillstandzeiten der Tiefzeih- oder Spritzgusswerkzeuge

Der Forschungsschwerpunkt liegt dabei in der Untersuchung der Anwendbarkeit einer dienstorientierten Informationsarchitektur sowohl für Geschäfts- als auch für Produktionsprozesse der Laserstrahlmaterialbearbeitung.