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2006
Conference Paper
Titel
Flexibles Laserschneiden und -schweißen von Blechbaugruppen ohne Werkzeugwechsel
Abstract
Eine neue, hochflexible Lösung zur Herstellung von Blechbaugruppen stellt der Kombikopf dar, der sowohl schneiden als auch schweißen kann. In einer multifunktionalen Laserfertigungszelle führt er ohne Werkzeugwechsel dreidimensionale Schneid- und Schweißaufgaben in beliebiger Folge aus. Dabei entfallen Handhabungs-, Positionier- und Spannoperationen bei gleichzeitig verbesserter Fertigungsgenauigkeit. Die Prozesskette wird kürzer und flexibler. Entsprechend sinken die Produktionszeiten und -kosten. Der Investitionsaufwand für Maschinen und Stellfläche verringert sich, die Auslastung und die Rekonfigurierbarkeit des Fertigungssystems werden verbessert. Für zahlreiche innovative Blechprodukte mit hoher Variantenvielfalt steht mit der Kombibearbeitung erstmalig eine wirtschaftliche Methode zur Verfügung. Schneid- und Schweißprozesse stellen erheblich unterschiedliche Anforderungen an die Prozessgasströmung und den Optikschutz. Dieser Zielkonflikt wird mit der "autonomen Düse" gelöst. Sie kann eine koaxiale, rotationssymmetrische Prozessgasströmung in weiten Druckbereichen bis zu höchsten Schneidgasdrücken erzeugen, ohne ein gasdichtes Abschlussfenster an ihrer Lasereintrittsapertur zu benötigen. Die Lasereintrittsapertur ist in der Nähe der Düsenaustrittsmündung, aber abgewandt von der Hauptströmungsrichtung angeordnet. Eine minimale Prozessgasleckage durch die Eintrittsapertur vermeidet das Ansaugen von Nebenluft. Am koaxialen Düsenaustritt wird die jeweils geeignete Prozessgasströmung - beim Schneiden für den effektiven Austrieb der Schmelze und beim Schweißen für die Verdrängung der Plasma- bzw. Dampffackel und den Schutz des Schmelzbades - erzeugt. Die "autonome Düse" ist gasdynamisch vollständig von der Fokussierungseinheit - egal ob Linsen- oder Spiegeloptik - entkoppelt. Das gestattet problemlos die Integration eines Crossjets zwischen Düse und Optik. Dieser ist genau wie bei Standard-Schweißköpfen erforderlich, um die Optik zuverlässig vor Schweißrauch und Spritzern zu schützen. Im Steuerungsprogramm der Bearbeitungsanlage wird durch Auswahl von Gasart und Gasdruck bzw. -durchfluss, sowie von Arbeitsabstand, Laserleistung und Vorschub automatisch zwischen Schneid- und Schweißoperationen gewechselt. Die bisherigen Untersuchungen und erste Anwendungsbeispiele mit CO2- und Festkörperlasern verdeutlichen die innovativen Möglichkeiten der Prozessketten- und Produktgestaltung für Blechbaugruppen beim Einsatz des Kombikopfes.