Im Laserschneiden können die Schneidparameter und die Dynamik des Schneidkopfs mit dem Ziel angepasst werden, die Zykluszeiten zu verkürzen und so die Produktivität zu erhöhen. Im Laserschneiden ist das nur eingeschränkt möglich. Denn die technischen Prozesse unterscheiden sich grundlegend voneinander.
Im Laserschweißen wird kein geschmolzenes Material mit unter Druck stehendem Betriebsgas ausgestoßen. Vielmehr muss das geschmolzene Material hier Zeit haben, kontrolliert und geschützt wieder zu erstarren. Damit ist der Spielraum für die Steigerung der Prozessgeschwindigkeit erheblich geringer.
Im Laserschweißen lässt sich die Produktivität nur über eine effizientere Vorbereitung des Prozesses erhöhen. Kurz: Hier müssen alle Arbeitsschritte vereinfacht werden.
Folgende Prozessschritte bestimmen am stärksten die Vorbereitungszeit im Laserschweißen:
*Im Laserschweißen steht der Begriff Tool Center Point (TCP) für den Fokus des Laserstrahls auf den Werkstücken.
Schweißlehren positioniert sind, gibt es zwei mögliche Vorgehensweisen: Entweder Sie lassen die Schweißwege vom System selbstlernend programmieren. Oder Sie gleichen die in der Arbeitsvorbereitung entwickelten theoretischen Modelle über die CAM-Software für die Programmierung der Schweißzelle mit den tatsächlichen Schweißbahnen der Teile ab.
Bei der zweiten Möglichkeit müssen die Bediener den TCP korrekt auf den zu schweißenden Verbindungen positionieren.
Beim Laserschneiden liegt der Fokus nahe der Düsenspitze. Seine Position relativ zu den Werkstücken lässt sich mithilfe des in den Schneidkopf integrierten kapazitiven Sensors genau bestimmen.
Im Laserschweißen dagegen ist das nicht immer machbar – es sei denn, Sie programmieren mit einer Koaxialdüse, was jedoch später deren Verwendung einschränkt. Im Laserschweißen ist der Arbeitsabstand des Fokuspunkts zu den Werkstücken generell größer (je nach Konfiguration der Optik bis 200 - 250 mm).
Angesichts dieses Abstands sind die Bediener häufig gezwungen, die Fokusposition auf den Werkstücken mithilfe von am Kopf montierter Sonden zu ermitteln. Im schlimmsten Fall müssen sie den Abstand zwischen einem bestimmten Referenzpunkt am Kopf und den Oberflächen der Werkstücke manuell messen.
Beide Vorgehensweisen sind ungenau und fehleranfällig, da sie in hohem Maß von den Erfahrungen der Bediener abhängen. Zudem kann ohne eine direkte visuelle Rückmeldung nicht geprüft werden, ob der Laserfokus korrekt auf den Oberflächen der Werkstücke positioniert ist. Das Ergebnis können fehlerhafte Schweißnähte sein.
Der Focus Assistant ist in die Lösungen der BLM GROUP für das Laserschweißen integriert. Mit ihm können Sie den Fokusnullpunkt zu Ihren Werkstücken auf einfache Weise genau und wiederholbar einstellen.
Das System besteht aus drei Hauptelementen: einem Projektor, der eine Laserlinie schräg zum Laserstrahl aussendet, einer koaxial zum Schweißstrahl des Lasers angeordneten Kamera und einem Pointer in der Mitte der Ansicht.
Das System wird über ein extrem intuitives Lasertriangulationsverfahren eingerichtet.
Die Bediener aktivieren den Projektor, der die Laserlinie aussendet, und können auf einfache Weise den Punkt erkennen, an dem der Laserstrahl die Mitte des Kamerarahmens trifft, indem sie über das Teach Pendant die Höhe des Laserkopfs einstellen. Hier liegt der Fokus in Bezug zu den Werkstücken auf Nullhöhe.
Zu den Hauptvorteilen des Laserschweißens mit Robotern zählt die Wiederholgenauigkeit dieses Prozesses. Allerdings kann dieser Vorteil nur dann ausgespielt werden, wenn die Schweißnähte auf den Oberflächen der Werkstücke (die Schweißverbindungen) an den dafür vorgesehenen Stellen ausgeführt werden.
Aus diesem Grund müssen die Schweißkoordinaten auf den Oberflächen der Werkstücke extrem genau definiert werden.
Da es keine Instrumente speziell für die Laserpositionierung gibt, müssen die Bediener hier häufig auf manuelle und damit ungefähre Verfahrensweisen zurückgreifen. Die Ergebnisse hängen in hohem Maße von ihren Erfahrungen ab und unterliegen leicht zufälligen Fehlern.
Auch hier helfen Kameras mit koaxialem Laserstrahl. Mit ihrer Hilfe können die Bediener das Schweißen der Verbindungen sehr detailliert beobachten – so als wäre permanent ein Mikroskop auf sie gerichtet.
Die Bediener richten den Laser auf die zu schweißenden Verbindungen aus, indem sie den Schweißkopf in die Nähe der Werkstücke bringen, ihn senkrecht zu den Verbindungen orientieren und ihn anschließend mithilfe eines Zeigers in die Mitte des Kamerarahmens bewegen, bis er exakt auf den Verbindungen positioniert ist.
Dank des Vergrößerungsfaktors der Kamera können Bediener jeder Qualifikation diesen Arbeitsschritt genau und wiederholbar ausführen – bei äußerst geringer Fehlerquote.
Allerdings gilt es hier, Folgendes festzuhalten: Häufig weisen Werkstücke Verformungen auf, was dazu führt, dass die tatsächlichen Schweißbahnen auf unvorhersehbare Weise von den theoretischen Bahnen abweichen. Um in solchen Fällen die Qualität und Kontinuität der Schweißnähte sicherzustellen, empfehlen wir über den Process Viewer hinaus die Überwachung der Schweißnähte mit einem automatischen Tracking System. Bei den Laserschweißzellen der BLM GROUP ist eine solche Funktion verfügbar. Sie heißt Active Tracking.
Korrekt eingestellte technische Parameter garantieren einen erfolgreichen Schweißprozess. Zu diesen zählen die eigenen Parameter des Lasers sowie der Schutzgasdruck, die Vorschubgeschwindigkeit des Zusatzwerkstoffs, die Vorschubgeschwindigkeit und die Art der Oszillation des Laserstrahls, sofern mit einem Laserkopf mit Wobbel-Technologie gearbeitet wird.
Das Einstellen dieser Parameter beansprucht Zeit und erfordert Erfahrung. Insbesondere in der Herstellung kleiner Serien oder von Prototypen kann es die Produktionskosten deutlich erhöhen.
Die Laserschweißzelle LW-S der BLM GROUP umfasst eine Datenbank mit sehr detaillierten technologischen Parametern, die im Rahmen der Forschung und Entwicklung dieser Technologie über viele Jahre hinweg zusammengetragen wurden.
Dank dieser Erfahrungen lassen sich neue Werkstücke deutlich schneller in diese Maschine laden. Zudem erfordert ihre Bedienung erheblich weniger Erfahrung.
Die LW-S ist eine schlüsselfertige Lösung der BLM GROUP für das Laserschweißen mit Robotern – eine integrierte und flexible Laserschweißzelle mit Roboter und Laserschweißkopf, der wahlweise mit Wobbel-Technologie oder feststehender Optik verfügbar ist.
Die LW-S kann je nach Anforderungen mit verschiedenen Systemen für die automatische Handhabung der Werkstücke und mit einer automatischen Kaltdraht-Versorgung konfiguriert werden. Sie verfügt über eine umfangreiche technische Datenbank, die eine einfache Verarbeitung der wichtigsten Materialien aus Metall erlaubt.
Der Schweißkopf kann mit den Funktionen Focus Assistant und Process viewer ausgestattet werden. Mit ihnen lassen sich im Einrichteprozess die wichtigsten Aufgaben schnell, auf einfache Weise und genau ausführen: das Einstellen der Höhe und Position des Laserfokus zu den Schweißnähten.
Darüber hinaus verfügt die LW-S über spezielle, hochentwickelte Active Tools-Funktionen wie unter anderem Active Tracking und Active Monitoring. Diese verbessern selbst unter anspruchsvollsten Bedingungen die Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Stabilität des Prozesses.