EUROMOLD: Software hilft bei Roboterprogrammierung
Die Herstellung und Reparatur von Präzisionswerkzeugen ist hochkomplex und aufwändig. Auf der Messe EUROMOLD vom 5. bis 8. Dezember in Frankfurt zeigen Fraunhofer-Wissenschaftler aus Dresden ein Diodenlaser-Robotersystem zum Präzisions-Auftragsschweißen, das sich schnell programmieren lässt und den gesamten Prozess vorab offline simulieren kann.
Prozess des Laser-Auftragschweißens von Bronze mit einer Flachstrahldüse COAXn mit Rechteckspot 8 x 3 Millimeter.
© Fraunhofer IWS
"Filigrane Teile sind die hohe Kunst des Spritzgusses. Wenn ein Spritzgusswerkzeug - etwa für die Herstellung der Lokomotive einer Modelleisenbahn - repariert werden muss, bietet sich das Laserstrahl-Auftragsschweißen an", sagt Dr.-Ing. Steffen Nowotny vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden. Das Verfahren hat sich in der industriellen Praxis nicht nur für die Reparatur beschädigter Werkzeuge etabliert, sondern auch für das schnelle Umsetzen von Designänderungen oder das Auftragen von Oberflächenschutz- und Funktionsschichten. "Die Formen für die Bauteile sind aus Stahl oder Aluminium. Wenn die Lok einen anderen Schornstein braucht, wird das neue Design per Laserauftragsschweißen auf die alte Form aufgetragen. Auch Umformwerkzeuge - etwa für das Tiefziehen von Automobil-Karosserieblechen - lassen sich damit schnell verändern. Außerdem können Verschleißschutzschichten aufgebracht werden", erläutert der Experte. Da in der Fertigung heute immer häufiger Roboteranlagen zum Einsatz kommen, haben Nowotny und sein Team jetzt ein Diodenlaser-Robotersystem zum Präzisions-Auftragsschweißen für die Fertigung und Reparatur von Werkzeugen mit dem erweiterten CAD/CAM-Programmpaket DCAM ausgestattet. Die Software eignet sich für die Programmierung von 3- und 5-Achs-CNC-Anlagen sowie für Roboteranlagen mit simultanem Dreh-/Schwenktisch und zusätzlicher Linearachse. Auf der EUROMOLD stellen die Wissenschaftler die Maschine und die neuen Software in Halle 8 am Stand L113 vor.
Mit dem neuen Softwarepaket lässt sich der gesamte Fertigungsprozess vorab offline simulieren. "Bisher ist zum Beispiel die Kollisionskontrolle - ob der Roboter beim Führen des Laserstrahls und beim Auftragsschweißen anstößt oder nicht - sehr aufwändig", weiß Nowotny. "Durch die integrierte Robotersimulation gelingt es uns, vorab offline die Bewegungsabläufe sichtbar zu machen und Fehler im Produktionsprozess aufzuspüren. Kollisionen oder Fertigungsfehler werden so von vorneherein ausgeschlossen. Außerdem verkürzt sich die Vorbereitung von Auftragsschweißprozessen erheblich, die Anlagentechnik kann voll ausgenützt werden."
Eine weitere Neuheit im Prozess ist das Laser-Modul zum Auftragsschweißen mit hoher Produktivität. "Die neue Breitstrahldüse aus unserer COAXn-Familie bietet, kombiniert mit einem 6kW-Diodenlaser, eine für die Lasertechnik außerordentlich hohe Beschichtungsleistung. Der präzise rechteckig geformte Pulverstrahl ist variabel, gewährleistet Pulvernutzungsgrade von über 90 Prozent und trägt das Schweißgut breit und besonders gleichmäßig auf - angepasst an das Leistungsdichteprofil des Laserstrahls. Damit können wir erstmals in die Region des Plasma-Auftragschweißens vordringen", freut sich der Experte, "wobei aber die typischen Vorteile der Lasertechnologie erhalten bleiben. Es gelingt uns zum einen bei Umform- und Schneidwerkzeugen verschleißbeständige Hartmetalle auftragzuschweißen und zum anderen anspruchsvolle kupferhaltige Lagermetalle bei gleitend beanspruchten Komponenten von Verbrennungsmotoren und Hydraulikpumpen schonend auftragzulöten."
