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Mit Unterstützung von Mitteln aus dem Förderprogramm „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ entwickelte die Tekol GmbH eine vollautomatische Überwachung und Regelung für den CW-Laserschweißprozess.

Das 1993 gegründete Unternehmen aus Villingen-Schwenningen ist Spezialist für die Entwicklung von Sondermaschinen der Laserschweißtechnik und realisiert hochwertigste Anlagen. Ziel dieses Projektes war es, eine Anlagentechnik zu entwickeln, bei der der komplette Schweißprozess zu 100% überwacht, geregelt und dokumentiert werden kann. Im Kern ging es darum, den Drahtvorschub in Verbindung mit einer innovativen Überwachungselektronik und Sensorik während des Schweißens vollautomatisch zu regeln.

Laserstrahlschweißen wird vor allem zum Verschweißen von Bauteilen eingesetzt, die mit hoher Schweißgeschwindigkeit, schmaler und schlanker Schweißnahtform und mit geringem thermischem Verzug gefügt werden müssen. Beim Schweißen mit Zusatzmaterial ist zu beachten, dass der Draht, der in die Schweißschmelze eingeführt wird, nur mit der Spitze in den Laserstrahl gehalten wird, so dass das Werkstück und das Zusatzmaterial gleichzeitig vom Laserstrahl getroffen werden und sich somit ein gleichmäßiges metallisches Gefüge ergibt. Das Laserschweißsystem soll daher den Draht so zuführen, dass die Schweißnaht durchlaufend dieselbe Qualität aufweist. Dafür ist es notwendig, die Bewegungen des Lasers bzw. die Bewegungsachsen der Werkstückhalterung und den Drahtvorschub zur Werkstückoberfläche aufeinander abzustimmen. Je nach Geometrieverlauf des Bauteils kann dies technisch sehr herausfordernd sein.

Im Bereich der gepulsten Lasertechnologie, bei der der Laserstrahl in zeitlich begrenzten Portionen emittiert (gepulst) wird, gibt es Überwachungstechnologien. Für den CW-Laserbereich, bei der eine Lichtwelle mit konstanter Intensität  abgestrahlt wird, ist es nicht möglich, diese Überwachungstechnologien auf die CW-Lasertechnologie zu übertragen. Der Grund dafür liegt darin, dass es einen Anfangspunkt, einen Endpunkt und die Schweißstrecke dazwischen gibt. Eine Überwachung des Prozesses vom Anfangs- bis zum Endpunkt war bislang noch nicht verfügbar, was zur Prozessunsicherheit beim CW-Laserschweißen führte. Vor allem durch Abweichungen in der Prozessführung des Schweißdrahts, des Bauteils, des Lasers oder der Temperatur in der Schmelzzone, kommt es zu Schweißnahtfehlern oder sogar dem Totalausfall von Prozess und Bauteil. Aus diesem Grund sind zeit- und kostenintensive 100-Prozent-Kontrollen notwendig, um die Bauteilqualität gewährleisten zu können.

Das neue, vollautomatische System der Tekol GmbH behebt diese Probleme im CW-Laserbereich. Zu den Funktionalitäten der innovativen Anlage gehören ein kraftgesteuerter Drahtvorschub mit Kraftmessung im Schweißbad, eine gekoppelte, kontinuierliche Kameraüberwachung des Schweißbades und des Bauteils sowie der Gaszuführung und eine Infrarotüberwachung. Durch das neue Überwachungssystem und die kontinuierliche Regelung des Schweißprozesses stellen auch Bauteil- und Toleranzschwankungen kein Problem mehr dar.

Für die Durchführung dieser anspruchsvollen Entwicklungsaufgabe wurden die Fördermittel aus dem ZIM-Förderprogramm in Anspruch genommen. Die Spitzmüller AG betreute die Tekol GmbH während der gesamten Projektlaufzeit, wodurch eine optimale Finanzierung des Forschungs- und Entwicklungsprojektes realisiert werden konnte.

Ihr Ansprechpartner bei der Spitzmüller AG

Markus Pfaff
Dipl.-Wirtschaftsingenieur (FH)

Berater

+49 (0) 78 03 / 96 95-23
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