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Einsatzgebiete von Scheibe, Diode & Co

Dass Festkörperlaser für viele Anwendungen in der industriellen Materialbearbeitung ein unverzichtbares Werkzeug sind, präsentierte TRUMPF auf seinem Technologietag „3-D-Materialbearbeitung mit Festkörperlaser“ . Ob Schweißen, Schneiden, Auftragschweißen oder Markieren: Mit TRUMPF Festkörperlasern und Lasersystemen können Bauteile zu geringen Kosten bei gleichzeitig hoher Qualität produziert werden. Weltpremiere feierte auf dem Technologietag die TruLaser Cell Serie 7000, die erstmals mit einem Festkörperlaser ihre hohe Bearbeitungsdynamik beim Schweißen und Schneiden unter Beweis stellte. Während der zahlreichen Vorträge und Live-Vorführungen wurde eines deutlich: Die eine ideale Strahlquelle für die Materialbearbeitung gibt es nicht.

Foto: TRUMPF GmbH + Co. KG


"Ein hoher Wirkungsgrad und eine einfache Strahlführung sind nur zwei Gründe von vielen, warum Anwender auf Festkörperlaser setzen", betonte Jens Bleher, Geschäftsführer TRUMPF Laser- und Systemtechnik, Ditzingen. Um die für die spezifische Anforderung des Kunden beste Lösung zu finden, muss ein Laser-Hersteller jedoch die ganze Technologievielfalt beherrschen. "Denn die Anwendung entscheidet über den richtigen Laser", so Bleher. Deshalb setzt TRUMPF auf alle Lasertechnologien und entwickelt diese weiter – angefangen beim CO2-Laser bis hin zu den Festkörperlasern mit Scheibe, Faser, Stab und Diode.

Welche Faktoren die Wahl der richtigen Lasertechnologie beeinflussen, erläuterte Dr. Thomas Harrer, Leiter des Laserapplikationszentrums bei TRUMPF in Ditzingen in seinem Übersichtsvortrag. "Wir müssen neben der Applikation auch die Systemtechnik in die Planungen mit einbeziehen", betonte Harrer. Denn nur eine optimale Gesamtlösung ermögliche dem Kunden ein Produktionssystem, das ihm die gewünschte Qualität und Wirtschaftlichkeit bietet. Welches Material möchte der Kunde bearbeiten? Wie tief soll geschweißt werden? Wie dick ist das Material, das geschnitten werden soll? Wie schnell möchte der Anwender das Bauteil bearbeiten können? Wie hoch dürfen die Herstellungskosten eines Bauteils sein? " Dies sind nur einige wenige Fragen, die im Vorfeld geklärt werden müssen", so Harrer.

Je nachdem, wie die Antworten auf die unterschiedlichen Fragestellungen ausfallen, ist bei einem Kunden der CO2-Laser das Werkzeug der Wahl, bei einem anderen Kunden ein Festkörperlaser. Ob bei Multi-Kilowatt-Anwendungen ein Scheibenlaser oder ein Diodenlaser besser geeignet ist, hängt wieder von den Bedürfnissen des Kunden ab. "Zwar sind bei Scheibenlasern die Energiekosten aufgrund des leicht geringeren Wirkungsgrades im Vergleich zu Diodenlasern etwas höher", sagte Harrer. Doch der Scheibenlaser sei das flexiblere Werkzeug, da es nicht nur zum Dünnblechschweißen und Löten eingesetzt werden könne, sondern auch zum Remote-Schweißen und -Schneiden. Diese Beispiele zeigen, dass jede Technologie ihre spezifischen Vorteile hat, die entsprechend den Anforderungen des Kunden gezielt eingesetzt werden müssen. "TRUMPF hilft seinen Kunden dabei, die für sie passende Lösung zu finden, in der die Anwendung, die Laserstrahlquelle und das Produktionssystem optimal aufeinander abgestimmt sind", sagte Harrer abschließend.

TruLaser Cell Serie 7000 schneidet und schweißt erstmals mit einem Festkörperlaser
Die Lasersysteme der TruLaser Cell Serie 7000 haben neue Maßstäbe in der hochdynamischen Materialbearbeitung gesetzt. "Von Aluminium bis ultra-hochfestem Stahl, in 2-D oder 3-D kann die modulare Laserzelle wirtschaftlich schneiden, schweißen und Oberflächen bearbeiten", erläuterte Ralf Kohllöffel, Produktmarketing TRUMPF Laser- und Systemtechnik, Ditzingen. Bislang wurde dazu ein CO2-Laser eingesetzt. Nun hat TRUMPF erstmals auf dem Technologietag das Schweißen und Schneiden der Laserzelle mit einem Festkörperlaser vorgeführt. "Dabei wurde ein TruDisk Scheibenlaser ganzheitlich in die Maschinensteuerung integriert", erklärte Kohllöffel. Wie schon bei der CO2-Version der Laserzelle erleichtern bei der Festkörperlaser-Variante Technologietabellen das Schweißen und Schneiden. Nach nur kurzer Einarbeitungszeit können Anwender auch die Festkörperlaser-Version in gewohnter Weise bedienen und wirtschaftlich produzieren.

TruLaser Cell Serie 3000 für die präzise Feinbearbeitung Die Lasersysteme der TruLaser Cell Serie 3000 sind speziell zum Feinschneiden und -schweißen entwickelt worden. "Zusammen mit TruFiber Faserlasern oder den Scheibenlaser TruDisk 1000 sind sie ideal zum wirtschaftlichen Scheiden und Schweißen von Blechen mit einer Dicke von meist 0,05 bis 1,5 mm", sagte Hans-Jörg Schmid, Produktmanager bei TRUMPF Laser, Schramberg. Durch den Einsatz der TruLaser Cell 3010 reduzieren sich je nach Anwendung die Teilekosten um bis zu 13 Prozent – im Vergleich zu herkömmlichen Maschinen. Die automatische Fokuslageneinstellung verkürzt die Rüstzeiten und sorgt dadurch für kürzere Stillstandzeiten. "Da alle Maschinenachsen eine hohe Dynamik haben und die Z-Achse sehr schnell ist, reduzieren sich die Bearbeitungszeiten. Damit kann der Anwender das wirtschaftliche Potential energieeffizienter Scheiben- und Faserlaser optimal nutzen", so Schmid.

Laser-Remoteschweißen reduziert Teilekosten
Einen festen Platz in der industriellen Fertigung – insbesondere im Automobilbau – hat die Remote-Bearbeitung mit dem Festkörperlaser. "Die Einsparpotentiale sind immens, wenn Anwender vom konventionellen Schweißen auf das Remote-Schweißen umstellen", betonte Dr. Martin Bea, TRUMPF Branchenmanagement Automobil und Scanneranwendung, Ditzingen. Die extrem schnelle Positionierung des Laserstrahls durch die Spiegel des Scannersystems minimiert sowohl als stationäre Anwendung als auch Roboter-geführt unproduktive Nebenzeiten. Außerdem maximiert es die Strahl-Ein-Rate in der Produktion und senkt damit die Teilekosten. Eine Beispielrechung, die Bea vorstellte, verdeutlicht das Einsparpotential dieser Technologie: Bei der Bearbeitung einer Trennwand im Automobilbau benötigt das Widerstandpunktschweißen für 11 Punkte 30 Sekunden. Das Remote-Schweißen mit dem Laser schafft 22 Nähte in 5 Sekunden. "Zudem kann die Flanschbreite an den Bauteilen durch die Flexibilität bei den Nahtformen reduziert werden. Das spart Material und Gewicht und damit Kosten", sagte Bea.

Laserauftragschweißen veredelt und repariert Bauteile
Ein weiteres Einsatzgebiet des Festkörperlasers ist das Auftragschweißen. "Mit diesem Verfahren lassen sich Bauteile reparieren und optimieren – meist, um die Verschleiß- oder Korrosionsbeständigkeit zu verbessern", sagte Dr. Antonio Candel-Ruiz vom TRUMPF Branchenmanagement Laseroberflächenverfahren, Ditzingen. Häufig sei es preiswerter, defekte Bauteile, wie beispielsweise Turbinenkomponenten zu reparieren als diese auszutauschen. Auch ermöglichen veredelte Schaufeln oder Schneidscheiben im Land- und Maschinenbau einen längeren Einsatz der Geräte. Dies senke die Investitonskosten.
Für das Laserauftragschweißen bietet TRUMPF schlüsselfertige Lösungen an: Dazu gehören Pulverförderer, -düsen, Optiken, Festkörperlaser, ein Programmiersystem, ein Technologiepaket sowie das passende Lasersystem. "Für kleinere Bauteile empfehlen wir die TruLaser Cell 3008. Möchten unsere Kunden größere Teile bearbeiten, sind die TruLaser Cell 7000 oder die TruLaser Robot 5020 prädestiniert", sagte Candel-Ruiz.

Laserschweißen verbessert die Qualität und senkt die Teilekosten in der Prozesskette Blech
"Wenn Anwender in der Blechfertigung mit dem Laser und nicht konventionell schweißen, können sie nicht nur die Kosten der Bauteile verringern. Vielmehr ist auch der Schweißverzug aufgrund der schmalen Nähte und der sich daraus ergebenden geringeren Wärmeeinbringung deutlich reduziert", erläuterte Iwan Papic, TRUMPF Branchenmanagement Laserschweißen in der Blechfertigung, Ditzingen, die Vorteile des Laserschweißens. Eine Nacharbeit sei daher meist nicht nötig. Zusätzlich profitiert der Blechfertiger von einer verbesserten Funktionalität der Bauteile, die das Wärmeleit- oder Tiefschweißen mit dem Laser ermöglicht. Diese Vorteile versetzen Anwender in die Lage, ihre Teilekosten zu reduzieren, die Qualität zu erhöhen und sich entscheidende Wettbewerbsvorteile zu sichern", so Papic.

Speziell auf die Anforderungen von Blechfertigern zugeschnitten ist die TruLaser Robot 5020, eine standardisierte und modular aufgebaute Roboterzelle für die 3-D-Bearbeitung. Die Anlage beinhaltet sowohl den Laser mit Optik als auch den Roboter, die Positioniermechanik und die Schutzkabine. Die TruLaser Robot verfügt über eine hohe Verfahrensflexibilität und bietet Anwendern die Möglichkeit, zwischen den Applikationen Schweißen, Schneiden, Remote- und Auftragschweißen zu wechseln.

Dass eine Roboterzelle die Teilekosten senkt, zeigt eine Beispielrechnung, die Papic vorstellte. So können die Teilekosten für die Herstellung eines Klemmkastens um 60 Prozent reduziert werden, wenn statt des Widerstandspunktschweißens ein Laser eingesetzt wird. "Das Beispiel verdeutlicht, dass sich die vergleichsweise hohe Investitionssumme eines Laserschweißsystems bei ganzheitlicher Betrachtung oft auch schon bei sehr kleinen Losgrößen auszahlt", bemerkte Papic.


 

Mehr Informationen:

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TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH
Postfach 1450
71252 Ditzingen
Johann-Maus-Straße 2
71254 Ditzingen
Telefon +49 (0) 7156-303-0
Telefax: +49 (0) 7156-303-670
E-Mail: info@trumpf-laser.com
www.trumpf-laser.com
 

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