TRUMPF zeigt neue Konzepte zur Integration und digitalen Vernetzung

Beim Laserprozess kommt es auf das perfekte Zusammenspiel zwischen Strahlquelle und Bearbeitungsoptik an. Am einfachsten ist es, wenn die Lasersteuerung beide optimal miteinander synchronisiert. Intelligente Bearbeitungsoptiken stehen in ständigem Kontakt mit Prozess-Sensorik und Bahnführungssystemen. Till Schneider, Leiter Produktmanagement der TRUMPF Laser- und Systemtechnik erklärt: "Die jüngsten Entwicklungen in der Prozesssensorik haben der robotergeführten Remotebearbeitung einen zusätzlichen Schub gegeben. So positioniert das System beispielsweise Schweißungen mithilfe einer an der Optik angebundenen Kamera oder eines OCT-Sensors, überwacht den Prozess und regelt ihn in Echtzeit." Zudem steuern moderne Scanneroptiken wie die intelligente programmierbare Fokussieroptik (I-PFO) die Roboterbewegung und überlagern dabei ihre Auslenkung des Laserstrahls im dreidimensionalen Arbeitsraum flexibel und hochdynamisch. "Das Ganze hört sich komplex an, ist aber tatsächlich sehr einfach programmierbar dank unseres integrierten Systems zwischen Laser und I-PFO Optik. Bauteil, Optik und Roboter können in einer Software von TRUMPF simuliert und die Taktzeit optimiert werden. Vor Ort in der Fertigung lässt sich der komplette Prozess am Panel des Roboterherstellers umsetzen und anpassen," sagt Schneider und Löffler ergänzt: "Darin steckt unsere Prozesserfahrung, mit der wir Integratoren auch bei der Programmierung, Anpassung oder Neuentwicklung geeigneter Optiken für spezielle Anwendungen unterstützen."

Neue Möglichkeiten der Strahlführung und -formung

Dass sich Festkörperlaser in immer mehr Applikationen durchsetzen, liegt nicht zuletzt an der einfacheren Integration der Strahlführung über Laserlichtkabel, der flexiblen Strahlaufteilung oder -umlenkung im LaserNetwork und deren ständiger Weiterentwicklung. So entwickelt TRUMPF aktuell Hohlwellenleiter als künftige Laserlichtkabel für Ultrakurzpulslaser.

Auch bei der Strahlformung von Festkörperlasern gibt es rasante Fortschritte. So ermöglicht bei TruDisk Lasern die neue Funktion BrightLine Weld eine flexible Verteilung der Laserleistung auf den inneren bzw. äußeren Faserkern des Laserlichtkabels. Auf diese Weise ergeben sich in den beiden Kernen unterschiedliche Laserstrahlen, die am Werkstück überlagert werden und sich individuell zum jeweiligen Prozess aufeinander abstimmen lassen. Auf diese Weise werden deutliche Qualitätsverbesserungen erreicht und Produktivitätsvorteile ermöglicht. Es ist sogar möglich, diese patentierte Technologie in den meisten Laserinstallationen im Feld nachzurüsten und auch mehrere Laserabgänge einer Strahlquelle so zu betreiben.

Laserprozesse lassen sich von der Steckdose bis zur Prozesszone komplett in Daten abbilden, überwachen und steuern. Deshalb sind die Optiken, die Sensorik und die Strahlquellen bestens auf die Integration in die Datenwelt der Smart Factory vorbereitet. So stehen die Daten für viele Industrie-4.0-typische Anwendungen, wie Qualitätsdatensicherung oder Cockpits zur Datenvisualisierung zur Verfügung. Die Laser-Remoteanbindung über ein sicheres IT-Konzept ermöglicht es zudem, die Applikationserfahrung und das Know-how der TRUMPF Experten für Services wie Condition Based Monitoring oder Predictive Maintenance zu nutzen. Dazu laufen Daten über verschlüsselte Leitungen in einer Cloud zusammen, wo Algorithmen und reale TRUMPF Experten sie zu Trendanalysen auswerten. Unregelmäßigkeiten im Bearbeitungsprozess sowie ihre Auswirkungen lassen sich voraussehen und die Maschinenverfügbarkeit signifikant erhöhen.

Die neue Generation TruFiber

Auch die Strahlquellen selbst tragen dazu bei, eine optimale Integration in übergeordnete Maschinen einfach und intelligent zu gestalten. Dafür stehen beispielhaft die TruDisk Strahlquellen sowie die neue Generation der TruFiber Strahlquellen, wie der TruFiber 2000.

Einfache Integration zeigt sich zum Beispiel im kompakten Laseraufbau und den flexiblen Schnittstellen zu allen gängigen Feldbussystemen und der höchstmöglichen Lasersicherheits-Klassifizierung mit Performance Level e. Deutlich wird sie auch mit hilfreichen Funktionen wie der integrierten Laserleistungsregelung in Echtzeit für noch konstantere Prozessergebnisse, der Möglichkeit zur Integration eines Kompressorkühlers in den Laserschrank oder auch der Kühlung von Peripheriekomponenten über die Strahlquelle.

Beide Strahlquellen bedienen in der Applikation den Trend zu besserer Strahlqualität, der mehrere Ursachen hat. "Die Strahlqualität ist zum einen ein wesentlicher Schlüssel zur Produktivität des Prozesses", bestätigt Schneider. Der TruFiber 2000 erzeugt einen perfekten Single-Mode-Strahl, was sehr kleine Fokusdurchmesser mit hohen Leistungsdichten ermöglicht. Schneider: "Zusätzlich ermöglicht die bessere Strahlqualität ein größeres Scanfeld bei der Remote-Bearbeitung." Neben den Schweißprozessen mit linearem Vorschub eignen sich beide Strahlquellen auch hervorragend für das Wobbelschweißen, das heißt der Oszillation mit überlagerter Vorwärtsbewegung des Strahls. Der Prozess sichert eine verbesserte Schweißnahtqualität, sowie eine einstellbare Schweißnahtbreite. Die sehr gute Strahlqualität ermöglicht in diesem Fall eine höhere Einschweißtiefe bei gleicher Laserleistung.