MuReA zorgt voor snelle laser op groot oppervlak

Het Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) ontwikkelde een nieuw concept voor een 'Multi Remote Anlage' (MuReA) voor een snelle en flexibele laserbewerking. Hiertoe worden laser remote-systemen, spindelaandrijvingen en een krachtige laserbron met elkaar gecombineerd. Het resultaat is een nieuwe soort laserinstallatie voor het flexibel en snel bewerken van grote oppervlakken van materialen zoals aluminium, roestvast staal maar ook met vezels versterkte kunststoffen. Mogelijke toepassingsgebieden zijn te vinden in de automobiel en luchtvaarindustrie.

Het Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) ontwikkelde een nieuw concept voor een 'Multi Remote Anlage' (MuReA) voor een snelle en flexibele laserbewerking. Hiertoe worden laser remote-systemen, spindelaandrijvingen en een krachtige laserbron met elkaar gecombineerd.

Nieuwe laserinstallatie

Het resultaat is een nieuwe soort laserinstallatie voor het flexibel en snel bewerken van grote oppervlakken van materialen zoals aluminium, roestvast staal maar ook met vezels versterkte kunststoffen. Bij een snelheid van de laserstraal tot 6 m/s worden bewerkingsvlakken tot 1 m² afgedekt. Mogelijke toepassingsgebieden zijn te vinden in de automobiel en luchtvaarindustrie.

Met een combinatie van in hoogte verstelbare hoogvermogen scanners en een verrijdbare kruistafel is het mogelijk complexe onderdelen met een groot oppervlak flexibel te bewerken. Zo beschikt de MuReA over laserbronnen in het kW-vermogensbereik, met golflengten van 1 µm en 10,6 µm.

Bovendien gebruikt het instituut in Dresden de besturing van scanner en machinetafel zodanig, dat ook eindloze materialen zoals textielweefsels, metalen of organisch plaatmateriaal kunnen worden bewerkt. Bij een snelheid van de laserstraal tot 6 m/s worden bewerkingsvlakken tot 1 m2 afgedekt.

Op deze manier kunnen laserprocessen zoals lassen of snijden efficiënt worden ontwikkeld en omzet in industriële toepassingen. Het spectrum gaat vanaf de kleinserieproductie via de configuratie van de installatie tot het aanpassen van componenten daarvan voor industriële productie.

Vraag bepaalt ontwikkeling

De achtergrond van de ontwikkeling is de toenemende vraag naar krachtige lasersystemen. Zo vraagt de bouw van lichte constructies met verschillende materialen om flexibele productie- en bewerkingstechnologieën voor plaatvormig halffabrikaat. In het bijzonder de automobielbouw en de luchtvaart hebben machinesystemen nodig die bewerkingssnelheden tot 100 m/min realiseren.

De aanzet van de oplossing van Fraunhofer-IWS is de laser-remote bewerkingsmethode met straalbronnen die zijn aangepast aan het materiaal en de absorptie. Twee draaibare scannerspiegels sturen de laserstraal op het onderdelen en focussen deze met werkbreedten van 200 m tot 1000 mm. Reeds kleine uitslagen van de spiegel bewegen de laserspot met snelheden tot 10 m/s.

Snel, zuiver en activerend

Bij het lasersnijden, -scheiden of -structureren van materialen zoals met koolstofvezel versterkte kunststoffen of roestvast staal ontstaan deeltjes en dampen die gevaarlijk zijn voor de gezondheid en die ook elektrische en mechanische componenten van de installatie kunnen aantasten. Daarom optimaliseerde het projectteam niet alleen de omkapseling van de elektronica, maar implementeerde het bovendien een afzuigsysteem dat afvalproducten uit een ongeveer 1 m³ omvattende werkruimte verwijdert en met een speciale filtertechniek scheidt.

Bovendien bewees het projectteam dat bij het lijmen van titanium en aluminium met vezelcomposieten de verbindingssterkte en de stabiliteit tegen veroudering door een laserbehandeling werden verbeterd. Bij deze methode wordt het oppervlak gereinigd en de oxidelaag in positieve zin beïnvloed.

Omdat de behandeling met een plasma bij atmosferisch druk een oppervlak chemisch activeert en de hechting van verschillende stoffen verbetert, bouwden de projectmedewerkers bovendien een dubbel roterende spuitkop in de installatieconfiguratie in. Op deze manier maken ze de sequentiële of gelijktijdige materiaalbehandeling met behulp van een plasma en laser mogelijk.

bron: Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik