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Wenn der Laser spricht Ob der Laser wunschgemäß arbeitet, kann man jetzt auch hören!

Quelle: Fraunhofer-IWS 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Werkstoff und Strahltechnik IWS
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Schallemissionen verraten, ob ein Laserprozess stabil läuft oder aus dem Takt gerät. Das Fraunhofer-IWS entwickelt deshalb akustische Überwachungssysteme, die Laserprozesse in Echtzeit bewerten.

Wer sich schon immer darüber geärgert hat, dass man bei der Mikromaterialbearbeitung per Laser das Bauteil zur Qualitätsüberwachung ständig aus der Lasermaschine nehmen muss, der darf sich bald auf eine akustische QS freuen, die direkt an der Maschine in Echtzeit funktioniert.(Bild: Fraunhofer-IWS)
Wer sich schon immer darüber geärgert hat, dass man bei der Mikromaterialbearbeitung per Laser das Bauteil zur Qualitätsüberwachung ständig aus der Lasermaschine nehmen muss, der darf sich bald auf eine akustische QS freuen, die direkt an der Maschine in Echtzeit funktioniert.
(Bild: Fraunhofer-IWS)

Die Qualitätskontrolle in der Lasermikrobearbeitung dauert oft lang, ist technisch aufwendig und findet zeitlich zur Fertigung nur verzögert statt, beginnen die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden. Typische Beispiele dafür sind Strukturen mit Abmessungen im Mikro- und Submikrometerbereich, die sich nur über aufwendige Mikroskopverfahren überwachen und bewerten lassen.

Aber ein neues Monitoring-Modul des IWS kann quasi hören, wenn bei der Laserbearbeitung etwas aus dem Ruder läuft. Denn es analysiert die dabei entstehenden Schallwellen während der Bearbeitung, bewertet die Qualität so unmittelbar und visualisiert mögliche Auffälligkeiten, ohne dass das Werkstück aus der Maschine genommen werden muss. Diese Art der Qualitätskontrolle kann auch auf das Schweißen und Schneiden per Laser übertragen werden, was derzeit schon in Arbeit ist. Zu sehen ist das Ganze übrigens auf der Messe Lasser World of Photonics vom 24. bis 27. Juni 2025.

Die künstliche Intelligenz hilft auch mal wieder

Das IWS-System nutzt dazu, wie betont wird, robuste Halbleitermikrofone, eine lokale Auswerteeinheit sowie ein neuronales Netz, das auf reale Qualitätsdaten trainiert wurde, wie die Forscher verraten. Es zerlege so akustische Signale in Frequenzbereiche und berechne daraus charakteristische Parameter, wie Amplitude, Dauer oder Impulsform. Die Daten fließen dann in die KI-gestützte (KI = künstliche Intelligenz) Bewertung ein, die den Prozesszustand zuverlässig klassifiziert – etwa als stabil, abweichend oder fehlerhaft. Die Rückmeldung erfolgt sogar in Echtzeit und unabhängig von zusätzlicher Sensorik. Ein herausragendes Merkmal sei die Anwendung zur Erstellung einer sogenannten akustischen Abbildung, wie die Dresdener betonen. Das Monitoring-Modul wurde übrigens als Plug-and-Play-System entwickelt.

Industriereifes System wartet auf erste Anwender

Dabei erzeugt das System ein 2D-Bild der strukturierten Oberfläche des Bauteils, das auf der räumlichen Verteilung der Schallemissionen basiert. Das akustische Bild ließe sich mit klassischen Oberflächenaufnahmen vergleichen – allerdings ohne zusätzliche Messtechnik. Es entstehe rein aus Prozessdaten. Fehler wie Fremdkörper, Fehlausrichtung oder ungleichmäßige Ablation werden visuell sichtbar und lassen sich dokumentieren, wie es weiter heißt. Die Forscher wollten dabei eine Möglichkeit, die direkt an der Maschine Aussagen zur Prozessqualität liefern kann, ohne dass jemand die Probe entnimmt oder in ein separates Messlabor bringen muss. Diese akustische Analyse ersetze zwar nicht die klassische Mikroskopuntersuchung an einer Oberfläche, doch sie ermögliche zumindest eine wirtschaftliche und robuste Prozesskontrolle für jedes einzelne Bauteil. Das System sei nicht nur technisch ausgereift, sondern auch wirtschaftlich einsetzbar und bereit für den Transfer in die Fertigung.

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