Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWSKI-unterstützte Lasermaterialbearbeitung mit schneller kompakter piezogetriebener 3D-Strahlformung und neuen Laserquellen (AI-BEAM)
Dynamische Strahlmodifikation in Kombination mit Multisensorkonzepten und Steuerungsalgorithmen der künstlichen Intelligenz ermöglichen einen Paradigmenwechsel in der Lasermakromaterialbearbeitung
Sensorik-gestützte Lasermaterialbearbeitung mit dreidimensionaler dynamischer Strahlformung
In einem ganzheitlichen Lösungsansatz werden Laserquelle, dreidimensionale Strahlformung und Prozesssensorik zur effizienten und zuverlässigen Prozessregelung für das Laserschneiden, Laserschweißen und Laserhärten gekoppelt. Die dynamische dreidimensionale Strahlformung ermöglicht eine zeitliche sowie örtliche Änderung der Energieverteilung im Bereich mehrerer Kilohertz, wobei diese innerhalb von wenigen Millisekunden sensorgesteuert angepasst werden kann.
Die geringe Latenz benötigt einen enormen Rechenaufwand, weshalb eine multisensorische Überwachung und eine KI-basierte Datenverarbeitung Gegenstand der aktuellen Forschung ist, um die neue Generation einer Inline-Prozesssteuerung zu entwickeln. Fernziel ist die Berücksichtigung weiterer notwendiger Bauteil- und Fertigungsinformationen, um Konzepte für Cloud-basierte datengesteuerte Dienste zu entwickeln.
Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes wurde eine FPGA-basierte Infrastruktur zur Echtzeit-Datenerfassung aufgebaut, welche akustische Sensoren, Hochgeschwindigkeitskameras und Lichtschnittsensoren in einer gemeinsamen Messplattform integriert. In hochdynamischen Schweiß- und Schneidprozessen wurden multimodale Sensordaten mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung inline erfasst, synchronisiert und für die KI-gestützte Auswertung vorverarbeitet. Die gewonnenen Informationen ermöglichen zunächst eine automatisierte Qualitätsentscheidung für Prozesse und Bauteile. Perspektivisch werden sie genutzt, um beispielsweise die dreidimensionale Strahlformung innerhalb weniger Millisekunden adaptiv an den Prozess anzupassen und so eine intelligente Inline-Prozessregelung zu realisieren.