Laserbearbeitung ist Kopfsache – LZH auf der Hannover Messe 2019
25.03.2019

Das LZH entwickelt individuelle Lösungen, wie hier einen mobilen Laserbearbeitungskopf für Rettungseinsätze. (Foto: LZH)

Mit dem Laserinnenbearbeitungskopf LZH-IBK können innenliegende zylindrische Strukturen gezielt aufgeraut werden. (Foto: TQ-Systems GmbH)

Die Industrie 4.0 erfordert integrierte, sich in bestehende Abläufe einfügende Prozesse: kundenspezifische, systemtechnische Lösungen sind gefragt. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) zeigt auf der Hannover Messe 2019 individuelle Komplettlösungen für Prozesse und Systeme aus der Lasermaterialbearbeitung anhand von ausgewählten Laserbearbeitungsköpfen.

Auftragschweißen, Kerben sowie das Multilagenschneiden und Strukturieren sind Laserverfahren, die genau an die spezifischen Anforderungen des Kunden oder deren Anwendung angepasst werden können. Der Laser ist somit das perfekte Werkzeug für die Fertigung von Morgen.

LaserRettung: Fahrzeuge schnell und sicher auftrennen
Die modernen, hochfesten Materialien eines Autos, schützen die Insassen effektiv bei Unfällen; gleichzeitig sind sie aber eine Herausforderung für die Rettungskräfte: Denn herkömmliche Werkzeuge brauchen viel Zeit, um die Materialien zu durchtrennen. Das LZH hat im breit aufgestellten Verbundprojekt „LaserRettung“ einen mobilen, handgeführten Laserbearbeitungskopf entwickelt, der Einsatzkräften bei Verkehrsunfällen helfen soll, Fahrzeuge zügig und sicher aufzutrennen. So soll zukünftig eine schnelle Rettung verletzter Personen sichergestellt werden.

Prozesskontrolle selbst bei hohen Geschwindigkeiten
Bei den hohen Geschwindigkeiten der Lasermaterialbearbeitung von mehreren Metern pro Sekunde geraten die konventionelle Prozesssteuerung und -überwachung an ihre Grenzen. Das LZH arbeitet daher an einer Hochgeschwindigkeitssteuerung, die gleichzeitig die Remote-Lasermaterial­bearbeitung sowie Prozessüberwachung und -regelung ermöglicht. Ein sogenannter Doppelscankopf soll in die Steuerungstechnik integriert werden und die hochdynamische Steuerung Daten in Taktraten von bis zu > 100 Kilohertz verarbeiten.

Schäden mit eingeplant
Um Blindgänger in Zukunft sicherer zu entschärfen, hat das LZH zusammen mit seinen Partnern aus dem Projekt DEFLAG ein System mit einem kostengünstigen, 3D-gedruckten Laserbearbeitungskopf und optischen Standardkomponenten entwickelt. Das System soll genutzt werden, um die Bombenhülle einzukerben und gezielt eine Deflagration auszulösen. Kommt es beim Einsatz zu Beschädigung des Systems, können Kopf und Komponenten einfach ausgetauscht werden.

Innenbearbeitungskopf
Neuartige, leichtgewichtige Motoren aus Aluminium müssen mit einer Stahlschicht versehen werden, um die notwendigen tribologischen und Festigkeitseigenschaften zu erreichen. Um diese Schicht kostengünstig und effizient anzubringen, hat das LZH einen Laserinnenbearbeitungskopf, den LZH-IBK, entwickelt. Dieser ermöglicht es, innenliegende zylindrische Flächen wie die in einem Motorblock aufzurauen. Eine Reinigung der Bauteile vor dem Aufrauen und nach der Beschichtung ist nicht notwendig. Neben dem Bearbeitungskopf zeigt das LZH auf der Hannover Messe auch ein mit dem Verfahren strukturiertes W12-Zylinderkurbelgehäuse eines Motorblocks.

Richtungsunabhängige Additive Fertigung mit Draht
Eine richtungsunabhängige Additive Fertigung ermöglicht der vom LZH entwickelte koaxiale Laser-Draht Bearbeitungskopf. Mit diesem können komplexe Strukturen aufgebaut, Bauteile repariert und beschichtet sowie Strukturen an Bauteile angebaut werden. Der Laserstrahl wird koaxial zum drahtförmigen Auftragwerkstoff geführt, der Zusatzwerkstoff kann dabei entweder kalt oder mittels Strom konduktiv erwärmt zugeführt werden. Dies erhöht deutlich die Energieeffizienz des Prozesses und ermöglicht auch kostengünstigere Laserstrahlquellen einzusetzen. Ein Achssystem oder Knickarmroboter bewegt den Laserkopf während des Bearbeitungsprozesses.

Neben der Lasermaterialbearbeitung verfolgt das LZH auch in anderen Bereichen kreative und kundenspezifische Ansätze. Von Komponenten für optische Anwendungen bis zum fertigen Prozess oder dem Bau von Pilotanlagen zeichnet sich die Arbeit des LZH durch Expertise und innovative, individuelle Lösungen aus.

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Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen über 170 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.

Der Fokus des LZH liegt auf den Bereichen Optische Komponenten und Systeme, Optische Produktionstechnologien und Biomedizinische Photonik. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Maschinenbauern ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder den Leichtbau im Automobilsektor. 18 Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie.