Im 3D-Laserschneiden müssen die zu schneidenden Teile in wiederholbarer Weise im Arbeitsbereich positioniert und gehalten werden. Dafür werden Auflagesysteme benötigt.
Diese Teilehalterungen können auf verschiedene Weise hergestellt werden. Sie stützen die zu schneidenden dreidimensionalen Werkstücke, indem sie deren Konturen nachbilden. Auf diese Weise lassen sich die Teile für das Schneiden leicht positionieren und fixieren. Zudem müssen die Auflagesysteme sicherstellen, dass sich die Werkstücke während des Schneidens nicht bewegen.
Für das 3D-Laserschneiden gibt es etliche verschiedene Auflagesysteme. Das ist sowohl auf die Vielfalt der unterschiedlichen Werkstücke als auch auf die zu produzierenden Stückzahlen zurückzuführen.
In Industriebereichen wie der Automobilindustrie, in denen Bauteile in großen Stückzahlen produziert werden, ist es besonders wichtig, dass Auflagesysteme für das 3D-Laserschneiden korrekt konstruiert werden. Nur in geeigneter Weise konstruierte Auflagesysteme garantieren einen zuverlässigen Schneidprozess mit wiederholbaren Ergebnissen.
Die Auflagesysteme müssen dem Laserschneidkopf einen ungehinderten Zugang zu allen Bereichen ermöglichen, in denen geschnitten werden soll. Bei optimierten Auflagesystemen lassen sich die Bewegungen des Laserschneidkopfs während des Schneidens und der schnellen Positionierung so optimieren, dass die Prozesszeiten auf ein Minimum verkürzt sind.
In manchen Fällen werden Klemmen benötigt, die verhindern, dass sich Teile während des Schneidens bewegen (der Spannungsabbau während des Schneidens kann Bewegungen zur Folge haben). Je nachdem müssen diese Klemmen im Schneidweg platziert werden. Das aber würde die Bewegung des Schneidkopfs behindern und dazu führen, dass Schnitte nicht vollständig ausgeführt werden können. Die Lösung sind aktive Klemmen, die sich öffnen und aus dem Schneidweg herausbewegen, sobald sich der Schneidkopf nähert. So muss der Schneidvorgang nicht unterbrochen werden. Sobald sich der Schneidkopf aus dem programmierten Schneidweg herausbewegt, schließen sich diese Klemmen wieder.
Bei der BLM GROUP haben Kunden die Wahl, ob sie die Auflagesysteme für das 3D-Laserschneiden manuell entwerfen, oder ob sie dabei die ArtCut-Software nutzen. Die umfassenden Praxiserfahrungen der BLM GROUP in diesem Bereich sind ein integraler Bestandteil dieser Software.
Im Rahmen vieler Jahre Forschung und Entwicklung im 3D-Laserschneiden hat die BLM GROUP eine Wissensdatenbank aufgebaut – unterstützt von zahllosen Kunden in aller Welt in verschiedenen Anwendungsbereichen. Kunden können diesen Wissens-Pool nutzen.
Die Konstruktion und Herstellung von Auflagesystemen für das 3D-Laserschneiden sehr großer Serien können Wochen beanspruchen. Jede einzelne Komponente der Auflagesysteme muss sorgfältig entworfen werden – müssen die Auflagesysteme doch vom ersten bis zum hunderttausendsten Teil eine gleich hohe Positionierungswiederholbarkeit und Stabilität gewährleisten.
Bei ihrer Konstruktion und Herstellung ist darauf zu achten, dass die Oberflächen der Auflagepunkte nicht abgenutzt werden und die beim Laserschneiden entstehende Hitze nicht die Stabilität der Auflagesysteme beeinträchtigen oder sie verformen kann.
Es liegt auf der Hand: Die Konstruktion und die Herstellung aufwändiger, komplexer Vorrichtungen sind nur bei Werkstücken gerechtfertigt, die in großen Stückzahlen hergestellt werden. Bei kleineren Serien ist der Zeit- und Kostenaufwand zu groß.
In einigen Industriebranchen wie zum Beispiel Luft- und Raumfahrt, Möbel, Hochleistungs-Motorräder oder Elektrofahrzeugen werden typischerweise kleinere Stückzahlen produziert. Aber auch in Industriebereichen, die im Normalfall große Serien benötigen, gibt es in der Entwicklungsphase (Herstellung von Prototypen) oder in der Herstellung von Produktvarianten immer wieder die Anforderung, kleine Serien zu produzieren. Wie lassen sich für diese Anwendungen Auflagesysteme entwerfen und schnell herstellen?
Die einfachste Lösung: Man setzt eine CAD/CAM-Software ein, die automatisch Auflagesysteme für 3D-Komponenten entwirft, die sich anschließend leicht und schnell herstellen lassen. Mit ihr können die hohen Anforderungen an die Flexibilität in der Herstellung kleiner Serien abgebildet werden.
ArtCut ist eine Offline-CAM-Software für die Programmierung der von der BLM GROUP hergestellten 3D-Laserschneidesysteme LT-FREE und LT360. Sie wartet mit einer CAD-Funktion speziell für die Konstruktion von Auflagesystemen auf, die für die Teilepositionierung benötigt werden.
Die CAD-Funktion entwirft automatisch Auflagesysteme aus Blechteilen. Dabei lassen sich an den Konstruktionen bei Bedarf Änderungen vornehmen, um ihre Montage weiter zu vereinfachen. Sobald die Entwürfe der Auflagesysteme fertig sind, erstellt ArtCut die Maschinenprogramme für das Schneiden der Blechteile auf allen Maschinen der BLM GROUP, die Blech verarbeiten können: LT-FREE, LT360, LS5 und LC5. Mit einem geeigneten Postprozessor können auch Programme für andere Laserschneidmaschinen erstellt werden.
Egal, ob einfache oder komplexe Teile – mit ArtCut sind die für das 3D-Laserschneiden von Teilen erforderlichen Auflagesysteme einfach und schnell konstruiert und produziert.
ArtCut entwirft automatisch die Auflagesysteme, die sich in der Programmierung bei Bedarf noch anpassen lassen – zum Beispiel die Zahl, die Dicke oder die Materialart der vertikalen Platten, aus denen die Konstruktionen bestehen. Auch ihre Form.
ArtCut entwirft automatisch die Ausschnitte, die das Gewicht reduzieren, und ergänzt bei Bedarf Verstärkerplatten, um die Konstruktion stabiler zu machen.
Die von ArtCut entworfenen Auflagesysteme werden ausschließlich aus einem Material hergestellt: Blech – also einem Material, das in aller Regel ohnehin in Unternehmen verfügbar ist, die mit Laserschneidemaschinen arbeiten. Ein weiterer Vorteil: Die Blechteile der Auflagesysteme können mit der gleichen Maschine geschnitten werden, die später auch die 3D-Teile schneidet.
Im Design der Blechteile für Auflagesysteme berücksichtigt ArtCut automatisch alle Ausschnitte, die benötigt werden, um die Teile zu den fertigen Konstruktionen verbinden und montieren zu können. Gleiches gilt für die Markierungen, die den korrekten Zusammenbau erleichtern.
Zudem berücksichtigt ArtCut die Bohrungen auf den Basisplatten, die für die Fixierung der Auflagesysteme auf dem Tisch der 3D-Laserschneidmaschine in angemessenem Abstand erforderlich sind. Das macht ihre Befestigung sehr einfach.
Die Auflagesysteme für das 3D-Laserschneiden gebogener oder hydrogeformter Rohre lassen sich in zwei Arten unterteilen: Die erste Art der Auflagesysteme stützt die zu schneidenden Teile während des Schneidprozesses in einer Weise, dass der Laserkopf leichten Zugang zu allen Bereichen hat, in denen geschnitten werden muss. Die zweite Art wird eingesetzt, wenn der Laserschneidkopf nicht auf alle Bereiche zugreifen kann, in denen geschnitten werden muss, und Roboter die Teile von den (mit ArtCut entworfenen) Auflagesystemen aufnehmen und dem Schneidkopf in verschiedenen Positionen „präsentieren“.
ArtCut kann automatisch Auflagesysteme generieren, die für das Laserschneiden gebogener Rohre optimiert sind. Die Software positioniert die Stützplatten orthogonal zu den geraden Rohrabschnitten und mit Abstand zu den Biegungen, bei denen die Geometrie möglicherweise nicht mit den theoretischen Teilemodellen übereinstimmt.
Diese spezielle Funktion von ArtCut bietet wichtige Vorteile: unter anderem eine genauere Positionierung der Teile in der Maschine und folglich eine größere Wiederholgenauigkeit der geschnittenen Produkte bei gleichzeitig Materialeinsparungen in der Herstellung der Auflagesysteme für das 3D-Laserschneiden.
Die folgenden beiden Bilder verdeutlichen diesen Sachverhalt. Das Bild links zeigt ein Auflagesystem für ein gebogenes Rohr, das ohne die spezielle ArtCut-Funktion für gebogene Rohre konstruiert wurde (wobei das gebogene Rohr als 3D-Bauteil betrachtet wird). Das Bild rechts zeigt ein mit ArtCut konstruiertes Auflagesystem für das gleiche gebogene Rohr. Der Unterschied ist deutlich erkennbar – genauso wie die einfache Handhabung und die Einsparungen im Materialverbrauch.
Die wichtigsten Vorteile dieser Funktion auf einen Blick:
Für die Produktion von Kleinserien und Prototypen im 3D-Laserschneiden wartet ArtCut mit einem leistungsstarken und vielseitigen Software-Paket auf, mit dem sich Auflagesysteme komfortabel und im Handumdrehen entwerfen lassen. Diese können anschließend schnell hergestellt und montiert werden – wobei mit Blech ein leicht beschaffbares Material und die ohnehin bereits vorhandene Laserschneidmaschine zum Einsatz kommen.