Strahlablenkoptik SAO-m2 1.0x (3D)

Die Investition eines Faser- oder Scheibenlasers bedingt den rentablen Einsatz dieser Quelle. Für viele Anwendungsfälle ist ein Scannersystem die effizienteste Variante, den Laserstrahl schnell und präzise zu führen und somit auf kostenintensive CNC-Achsen zu verzichten. Die Teilefertigungskosten lassen sich durch eine Verkürzung der Taktzeit senken, zusätzlich sollen die Nebenzeiten minimiert werden. Abgesehen vom Bauteilhandling spielen dabei die Zustellzeiten des Werkzeugs eine große Rolle. Die bisherige Lösung ist nur für ein sehr beschränktes Arbeitsfeld verfügbar. Eine Arbeitsfelderweiterung durch überlagerte Zusatzachssysteme relativiert den betriebwirtschaftlichen Vorteil wiederum stark. Somit besteht Bedarf an einer Strahlablenkeinheit für den Festkörperlaser mit großem Arbeitsfeld und hoher Dynamik.

Am Fraunhofer IWS Dresden wurde mit der SAO-m² 1.0x (3D) die für CO2-Laser bewährte Lösung der Großfeld-Remote-Bearbeitung auf den Festkörperlaserbereich erfolgreich übertragen. Bisher übliche Arbeitsfelder von
300 x 300 mm² wurden auf das 20-fache vergrößert. Ein Arbeitsabstand von über 2 m ermöglicht Zustellbewegungen von mehr als 10 m s^-1. Die Verwendung des kardanischen Bewegungskonzeptes führt zu deutlich verbesserten dynamischen Eigenschaften und minimiert gleichzeitig die Anzahl optischer Elemente.

Ein innovatives Spiegelsubstrat und konsequenter Leichtbau im Bereich bewegter Komponenten ermöglichen eine im Bereich kurzer Wellenlänge von 1 μm bisher nicht erreichte Dynamik, wodurch sich neue Anwendungsbereiche erschließen.

Die entwickelte Bearbeitungsoptik ist für einen Stand-alone-Betrieb (d. h. ohne zusätzliche Bewegungsmaschine) ausgelegt. Über eine mechanische Verstelleinrichtung sind der Arbeitsabstand und die Arbeitsfeldgröße stufenlos skalierbar. Die adaptive Optik realisiert die Planfeldkorrektur und ermöglicht zusätzlich die Bearbeitung von dreidimensionalen Bauteilen.

Die CAD/CAM-Schnittstelle mit  Importfunktion aller gebräuchlichen CAD-Formate erlaubt eine intuitive Programmierung per »drag and drop« direkt am virtuellen Bauteil. Seitens der Steuerung steht ein I/O-Modul zur Verfügung, welches die Ansteuerung des Lasers, von Ventilen und Spannvorrichtungen direkt aus der Scannersteuerung ermöglicht. Die Flexibilität lässt kurze Umrüstzeiten zu und macht die Laserbearbeitung auch für die Kleinserienproduktion interessant.

Mit der SAO-m² 1.0x (3D) steht eine vielseitig einsetzbare Bearbeitungsoptik zum Schweißen, Härten und Beschriften zur Verfügung.

Anwendungsbereiche liegen beispielsweise im Karosseriebau der Automobilindustrie. Das Überlappschweißen von Feinblechen, die Herstellung von maßgeschneiderten Tailored Blanks, das Aufschweißen von Verstärkungselementen oder das Beschriften von Bauteilen sind denkbar. Diese Fertigungsbeispiele sind mit einer Optik SAO-m² 1.0x (3D) ohne zusätzliche Bewegungsmaschine realisierbar und bieten eine interessante Alternative zu standardmäßigen Bearbeitungssystemen auch für kleinere Unternehmen.

Kurze Umrüstzeiten und schnelle Programmierung ermöglichen den Einsatz innovativer Lasertechnik auch im Prototypenbau, sowie der Kleinserienproduktion.