Hochdynamischer Formcutter HDFC6060

Kleine Bewegung - große Wirkung

Schneiden, Schweißen und Gravieren von komplexen Bauteilen

Aufgabenstellung

Mittels HDFC6060 erzeugte Geometrien
© Fraunhofer IWS Dresden

Mittels HDFC6060 erzeugte Geometrien

Moderne Strahlquellen haben die Grenzen der materialstärken- und leistungsabhängigen Schneidgeschwindigkeit deutlich angehoben. Neuartige Festkörperlaser, wie Faser- oder Scheibenlaser, ermöglichen deutlich höhere Schneidgeschwindigkeiten im Vergleich zu CO2-Lasern bei gleicher Ausgangsleistung. Dieses Potential kann jedoch von konventionellen Schneidmaschinen nicht in den Konturschnitt übertragen werden. Speziell für Werkstückgeometrien mit vielen Richtungsänderungen sind hohe Beschleunigungs- und Ruckwerte der Achsen erforderlich. Der Ruck beschreibt den zeitlichen Anstieg der Beschleunigung (in m s-3). Er ist neben der Beschleunigung die entscheidende Größe zur Steigerung der mittleren Bearbeitungsgeschwindigkeit im Konturschnitt.

Lösung

Prozessaufnahme
© Fraunhofer IWS Dresden

Prozessaufnahme

Um das Schneidvermögen moderner Strahlquellen in den Konturschnitt zu überführen, kann mit dem Hochdynamischen Formcutter HDFC6060 ein neuartiges Bewegungskonzept bereitgestellt werden. Aktuelle Grenzen der Maschinendynamik werden damit überwunden. Mit Hilfe einer parallelkinematischen Achsstruktur lassen sich die zu bewegenden Massen für Strahl- und Schneidgasbewegung in erheblichem Maße reduzieren und damit die Dynamikeigenschaften in 3 Dimensionen deutlich steigern. Die mittlere Bearbeitungsgeschwindigkeit kann auf vielen Werkstückgeometrien verdoppelt bzw. die Schneidzeit halbiert werden. Der HDFC6060 ist für sich genommen eine vollwertige Maschine. Sie eignet sich für die hochproduktive Massenfertigung komplexer Bauteile im Bereich des zur Verfügung stehenden Arbeitsraumes.

Programmierung / Steuerung

Online / Offline Bahnplanungssoftware REDcut für kinematisch redundante Achsanordnungen
© Fraunhofer IWS Dresden

Online / Offline Bahnplanungssoftware REDcut für kinematisch redundante Achsanordnungen

Durch konsequenten Einsatz von Standardschnittstellen lassen sich HDFC-Systeme auch in bestehende Maschinensteuerungen direkt integrieren. Für einen »stand alone«-Betrieb bzw. die Kopplung mit Robotersystemen oder Steuerungen, die keine ausreichende Offenheit für eine Einbindung bieten, wird vom Fraunhofer IWS die flexible Programmierumgebung REDcut für den hochdynamischen Form-Cutter angeboten.

Eine Konturprogrammierung erfolgt im Standard G-Code bzw. über eine CAM-Schnittstelle. In Technologietabellen hinterlegte kundenspezifische Prozessparameter können den Teileprogrammen zugeordnet werden. Das gewährleistet kurze Rüstzeiten und konstante Qualität bei wechselnden Aufträgen.

Die im Hintergrund arbeitende PC-basierte Steuerungsumgebung bietet eine Vielzahl unterschiedlicher Ein- und Ausgabeschnittestellen zur Kommunikation und Synchronisierung mit übergeordneten Abläufen bzw. zur Steuerung notwendiger Technologiefunktionen (Laser, Gase, Sensoren, Teilehandling, etc.).

Vorteile

Typischer Anwendungsfall für hochdynamische Lasermaterialbearbeitung mit dem Formcutter HDFC6060
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Typischer Anwendungsfall für hochdynamische Lasermaterialbearbeitung mit dem Formcutter HDFC6060

  • Umsetzen des Schneidvermögens brillanter Strahlquellen im Konturschnitt
  • schmale Wärmeeinflusszonen auch an Ecken und Radien
  • besonders geeignet zum Schneiden thermisch empfindlicher Materialien
  • bis 60% Teilezeitersparnis bei komplexen Bauteilgeometrien
  • kompaktes und kostengünstiges System für die Serienfertigung
  • Arbeitsfelderweiterung durch Nachsetzbetrieb oder überlagerte
    Bewegungen mit übergeordnetem Achssystem

Kenndaten des HDFC6060

Arbeitsfeld 60 x 60 mm2
Z-Achse (Hub) 20 mm
max. Achsgeschwindigkeit 1 m s-1
max. Achsbeschleunigung 30 m s-2
Positioniergenauigkeit +/- 10 μm
Abmessungen 280 x 250 x 230 mm3
Gewicht Gesamtmodul 15 kg
Festkörperlaser < 5 kW
CO2 Laser < 2,5 kW (auf Anfrage)
Schneidgas N2, O2 < 15 bar
Abstandssensorik integriert