Werkzeugmaschinen

Laser-Einheit macht Auftragschweißen auf Bearbeitungszentrum möglich

 

17.04.2009 | Autor: Steffen Nowotny, Robert Münster und Siegfried Scharek

 

Das Laser-Auftragschweißen hat überall dort Einzug in die industrielle Praxis gehalten, wo präzise lokale Beschichtungen und kostengünstige, endkonturnahe Reparaturschweißungen gefragt sind. Die Integration der Lasermodule in Standard-Werkzeugmaschinen verknüpft das Auftragschweißen mit der Zerspanung.

Der moderne Maschinenbau besitzt heute eine Schlüsselfunktion bei der Überführung des Laser-Auftragschweißens in die Werkstattpraxis. Je nach Anwendungsgebiet bewähren sich unterschiedliche Maschinenkonzepte: Für den filigranen Materialauftrag auf lokal beschädigte Bereiche etwa an Spritzgießwerkzeugen haben sich kleine handgeführte Lasergeräte zum Schweißen mit Draht durchgesetzt, die teilweise mobil eingesetzt werden können.

Reparatur von Großwerkzeugen erfolgt meist auf Robotersystemen

Die Reparatur von Großwerkzeugen, zum Beispiel zur Karosseriefertigung, erfolgt überwiegend auf Robotersystemen, die eine flexible Handhabung der Werkstücke und eine dreidimensionale, konturgetreue Führung des Laserstrahls ermöglichen. Das Anwendungsgebiet der Flugtriebwerks- und Gasturbinentechnologie, in dem höchste Genauigkeitsanforderungen bei oftmals großen und komplexen Bauteilen bestehen, ist schließlich die Domäne der Fünf-Achs-CNC-Bearbeitungsmaschinen.

Im allgemeinen werden die beiden wesentlichen Prozessstufen, das Auftragschweißen und die Endbearbeitung, sequenziell auf separaten Maschinen durchgeführt, weil dieses Vorgehen oftmals die Vorzugsvariante insbesondere aus wirtschaftlicher Sicht ist. Die Lasertechnologie vermag jedoch mehr zu leisten. Die zielgerichtete Entwicklung von Hochleistungs-Laserquellen, Optiken, Schweißköpfen und Software hat zu dem für den Anwender komfortablen Stand geführt, dass Laser als Nachrüstsatz ohne weiteres in Standard-Werkzeugmaschinen integriert werden können. Ein wichtiges Ergebnis dieser technischen Entwicklung ist nunmehr die Verfügbarkeit von Komplettbearbeitungen in der geschlossenen Prozesskette aus Programmierung, Laser-Auftragschweißen und Fräsen oder Drehen in einer Maschine und einer Aufspannung.

Komplettbearbeitung durch Laser-Integration

Im Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS ist in Zusammenarbeit mit der Maschinenfabrik Arnold eine solche Lösung zur Komplettbearbeitung realisiert worden. Die Werkzeugmaschine (Bild 1) ist ein Ausführungsbeispiel auf der Basis eines Fünf-Achs-CNC-Fräszentrums. Die lasertechnische Peripherie einschließlich der Medienversorgung ist kompakt auf einer separaten Plattform angeordnet. Die Komponenten des Laser-Ausrüstsatzes sind modular strukturiert und können so vielfältig untereinander kombiniert und in die verschiedensten Werkzeugmaschinentypen eingebaut werden.