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Lasermaterialbearbeitung

3D-Laserschneiden und Laserschweißen in einer Maschine

| Autor/ Redakteur: Dirk Petring und andere / Rüdiger Kroh

Das Laserschneiden und Laserschweißen mit dem gleichen Bearbeitungskopf verkürzt die Prozesskette und erhöht Flexibilität sowie Genauigkeit. Eine neue Variante des Kombikopfes eignet sich für fasergekoppelte 3D-Maschinen mit achsintegrierter Strahlführung.

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Laser-Kombikopf im Einsatz: Schneiden und Schweißen an einer Pkw-B-Säule. Bild: Laserfact
Laser-Kombikopf im Einsatz: Schneiden und Schweißen an einer Pkw-B-Säule. Bild: Laserfact
( Archiv: Vogel Business Media )

Die dreidimensionale Lasermaterialbearbeitung profitierte in den vergangenen Jahren von der Verfügbarkeit hochbrillanter Scheiben- und Faserlaser. Die Vorteile dieser Laser bestehen in der flexiblen Strahlführung durch eine Lichtleitfaser, der hohen Strahlqualität, dem hohen elektrisch-optischen Laserwirkungsgrad, der guten Puls- und Modulierbarkeit, der geringen Baugröße und den gesunkenen Investitionskosten.

Wenn zusätzlich die besonderen Vorteile der Kombinationsbearbeitung genutzt werden, bei der durch das Schneiden und Schweißen mit dem gleichen Kopf verkürzte Prozessketten sowie höhere Flexibilität und Genauigkeit entstehen, dann wird die 3D-Lasermaterialbearbeitung umso attraktiver [1].

Schlanker Fokusbereich Schneiden schmaler Schnittfugen mit kleinem Düsenabstand

Die besondere Bedeutung der Laserbrillanz für das kombinierte Schneiden und Schweißen besteht in dem vergrößerten Prozessfenster bei einem wechselnden Kopfabstand vom Werkstück. Der schlanke Fokusbereich ausreichend brillanter Laser erlaubt das Schneiden schmaler Schnittfugen mit kleinem Düsenabstand genauso wie hochwertige Schweißverbindungen bei größerem Abstand mit der gleichen Düse – und das sogar ohne Wechsel der Fokusposition relativ zum Düsenaustritt [2].

Eine neue Variante des Kombikopfes eignet sich für fasergekoppelte 3D-Maschinen mit achsintegrierter Strahlführung. Die modifizierte Konstruktion resultiert in verbesserten Systemeigenschaften für die 3D-Bearbeitung. Darüber hinaus gestattet eine programmierbare adaptive Laser-Modulationssteuerung eine hohe Bearbeitungsqualität über den gesamten Geschwindigkeitsbereich. Eine typische Anwendung des 3D-Kombikopfes wird anhand einer neuen Prozesskette für Pkw-B-Säulen illustriert.

Kombikopf ermöglicht Laserschneid- und -schweißoperationen in einer Maschine

Die Möglichkeit, Laserschneid- und -schweißoperationen in einer Maschine ohne Wechsel des Bearbeitungskopfes durchzuführen, bietet zahlreiche Vorteile [1 bis 4]. Der Schlüssel zu dieser flexiblen Fertigungsmethode ist ein Kombikopf, der den schnellen Prozesswechsel durch automatischen Wechsel von Prozessgasart und -volumenstrom, von Fokus- und Düsenabstand sowie von Laserleistung und Geschwindigkeit realisiert.

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