Übersichtsvortrag Schneiden
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- Sofie Kalb
- vor 8 Jahren
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1 Übersichtsvortrag Schneiden E. Beyer 1,2, M. Lütke 1, F. Bartels 1, T. Himmer 1 1 Fraunhofer IWS, Dresden 2 Technische Universität Dresden _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 1
2 Inhalt remocut Verfahren der Remote-Bearbeitung CO 2 -Laser- / Faserlaserschneiden remocut mit Schneidgas remocut ohne Schneidgas Kiss-Cutting Zusammenfassung _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 2
3 Linse Schneidgaszufuhr Schneidgas Prinzip Laserschneiden Druckraum Düse Schmelze zylindrische Düsenöffnung _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 3
4 Laserschnitte Edelstahl 10 mm schmelzgeschnitten CO2-Laser Oxidierte Kante beim Brennschneiden von Edelstahl _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 4
5 2D-Laserschneiden mit Linearantrieben Arbeitsraum 2 m x 1 m max. Beschleunigung 4 g max. Geschwindigkeit 300 m/min Video Video _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 5
6 Systemtechnik - Handhabungssysteme 3D-Schneidanlagen hochpräzise Industrieroboter Video Video max. Beschleunigung : 2 g max. Geschwindigkeit : 100 m/min Arbeitsraum : 4m x 2.5m x 0.85m _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 6 max. Traglast: 60 kg Wiederholgenauigkeit: <±0,15 mm
7 Schneidgeschwindigkeit und Qualität R a = 3.0 µm R z = 15.8 µm R a = 2.3 µm R z = 10.9 µm R a = 1.0 µm R z = 6.7 µm AlMg 3, 1 mm P = 3000 W d f = 125 µm v = 100 m/min X5CrNi1810, 1 mm P = 4000 W d f = 125 µm v = 80 m/min Elektroblech, 0.5 mm P = 2500 W d f = 125 µm v = 100 m/min _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 7
8 Max. Schneidgeschwindigkeit bei Linearschnitt Faserlaser, 4 kw, d f = 125 µm Faserlaser, 1 kw, d f = 35 µm x CO 2 -Laser, 3 kw, d f = 125 µm Schneidgas: N 2 Edelstahl x x x x _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 8
9 Systemtechnik für das gasunterstützte Remote-Schneiden Geschwindigkeit bis 280 m/min Beschleunigung x-achse: 22 m/s 2 y-achse: 42 m/s 2 Genauigkeit 5/100 mm Bearbeitungsraum 1,2 m x 1,0 m _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 9
10 2D-Laserschneidsystem mit Linearachsen Beschleunigung: x-achse: 22 m/s 2 y-achse: 42 m/s _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 10
11 Lösung Zusatzachssystem: remocut Integration von Zusatzachssystemen in konventionellen Schneidanlagen (Überlagerung der Achsbewegungen) träge Hauptachsen fahren eine vereinfachte Bahn, während hochdynamische Zusatzachsen den Strahl im Bereich harter Konturübergänge auf der Sollbahn halten Arbeitsfeld Zusatzachsen Zusatzachsenbahn (Sollbahn) Hauptachsenbahn (Strahlposition) _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 11
12 Systemtechnik für das gasunterstützte Remote-Schneiden remocut MG hochdynamische Strahlablenkung durch Spiegel (Scanner) minimal zu bewegende Massen Fokussierung und Strahlkorrektur durch telezentrisches F-Theta-Objektiv hochdynamische mit der Strahlposition synchronisierte Düsenpositionierung sehr geringe zu bewegende Masse (<300g), A max = 10g (100m/s 2 ) _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 12
13 Systemtechnik für das gasunterstützte Remote-Schneiden Scannereinheit (hochdynamische Galvanometerantriebe) Optikeinheit (telezentrisches F-Theta f f 80mm) Düseneinheit (verschiedene Düsensysteme in der Erprobung - hochdynamische Direktantrieb Prozessaufnahme remocut MG _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 13
14 Bahnplanung remocut synchronisierte Bewegung Weiche Konturen Hauptachsen Harte Konturen Zusatzachsen _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 14
15 remocut Prozessvideo Verfahrensvergleich Schneidkontur (Kreuz) mittlere Schneidgeschwindigkeit + 77% Schneidzeitersparnis - 44% Ohne Zusatzachsen (konventionell) Schneidzeit pro Kontur: 1,6s Mit Zusatzachsen (überlagerte Bewegung) Schneidzeit pro Kontur: 0,9s _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 15
16 remocut Anwendungsbeispiele LASER + BLECH, in Dortmund Überschleifende Bahn Hauptachsen Schneidzeit: konventionell 17 s mit Zusatzachsen 6 s _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 16
17 remocut Systemeigenschaften System alleinstehend als hochdynamischer Form-Cutter oder gekoppelt in einem Achssystem (Gantry, Roboter, etc.) einsetzbar Arbeitsfeld von 5x5mm bis 50x50mm möglich Systemdynamik (gegeben durch Düsenantriebe): a max =100m/s 2, v max =1,5m/s Materialstärken von 0,5mm - 5mm (Schmelzschnitt/ Brennschnitt bei Schneidgasdruck < 10 bar) Festkörperlaser (Faser/ Scheibe) bis zu 5KW einsetzbar Integrierte Abstandssensorik Bahnplanung für alle beteiligten Achsen unter Berücksichtigung aller dynamischen und mechanischen Randbedingungen (Arbeitsfelder, Ruck, Beschleunigung, Geschwindigkeit) _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 17
18 Max. Schneidgeschwindigkeit bei Linearschnitt Faserlaser, 4 kw, d f = 125 µm Faserlaser, 1 kw, d f = 35 µm Schneidgas: N 2 Edelstahl für Remote- Bearbeitung interessanter Bereich _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 18
19 remocut theoretische Abschätzung für 1kW single mode Faserlaser Leistungsdichte: 4 x 10 8 W/cm² _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 19
20 remocut Schneiden ohne Schneidgas Realisierung des Prozesses in mehreren Schritten zur Trennung dickerer Materialien 1. Schnitt 2. Schnitt 3. Schnitt 4. Schnitt high speed Video _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 20
21 remocut Systemtechnik Merkmale: Hochdynamische Strahlablenkung Verzicht auf ein Prozessgas zum Schmelzaustrieb Ziel: Ermittlung der Prozessgrenzen für das Schneiden ohne Schneidgasunterstützung, Minimierung der Schneidzeit im Konturschnitt _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 21
22 remocut Prozessuntersuchungen Erzeugung einer Lochmatrix von 100 Löchern in Edelstahl Materialdicken 50, 100 und 200 µm _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 22
23 remocut Prozessvideo Verfahrensvergleich Schneidzeit: 19 s Schneidzeit: 1,2 s Video Video _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 23
24 Schneidgeschwindigkeit von single mode Faserlasern ohne Schneidgas Unterstützung für Remote- Bearbeitung ohne Düse für Remote- Bearbeitung interessanter Bereich _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 24
25 remocut Anwendungsbeispiele Nebendichtungen Abgasstrang Reibscheibe Video Video _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 25
26 remocut Anwendungsbeispiele Zylinderkopfdichtung (80 x 30 mm) _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 26 Materialien: Aluminium Messing Elektroblech Edelstahl
27 remocut Ergebnisse Schnittqualität Schnittkantenprofil ohne Riefenstruktur Gratbildung auf der Materialoberseite nach DIN ISO 13715:2000: Klassifizierung als scharfkantig Messwerte YLR-1000-SM Materialdicke 50 µm Grathöhe < 5 µm 100 µm 200 µm 5 µm 10 µm _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 27
28 remocut Prozessuntersuchungen Werkstoff: X5CrNi1810, t = 0,5 mm Konturlänge: Schneidzeit: effektive Schneidschwindigkeit auf der Kontur: 210 mm 280 ms 45 m/min _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 28
29 remocut Konturschneidgeschwindigkeiten ohne Schneidgasunterstützung _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 29
30 remocut Konturschneidgeschwindigkeiten ohne Schneidgasunterstützung vollständiger Austrieb des Materials der Schnittfuge unvollständiger Austrieb des Materials der Schnittfuge Bauteil bleibt im Ausgangsmaterial haften _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 30
31 remocut Arbeitsfelderweiterung durch Patchen / Kacheln Unterteilung der Bauteilgeometrie entsprechend der Arbeitsfeldgröße des Scanners Entstehung bearbeitbarer Konturgrößen = Arbeitsfeld des Scanners Erzeugung der Endkontur durch Patchen _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 31
32 remocut Arbeitsfelderweiterung durch Patchen / Kacheln Video _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 32
33 KissCutting Verfahrensprinzip metallisches Obermaterial in Kombination mit nichtmetallischem Untermaterial (z.b. Polymerstruktur) Metall Polymerstruktur Trennung des Obermaterials ohne Schädigung des Untermaterials Einfache Erzeugung verschiedenster Formen durch Remote-Technologie Berührungsloser Prozess hervorragende Handhabbarkeit von kleinen, dünnen Teilen _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 33
34 KissCutting Anwendungsbeispiel _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 34
35 remocut Verfahren der Remote-Bearbeitung trennende Bearbeitung verschiedenster Werkstoffe eingetragene Marke der FhG Entwicklung am IWS in Dresden remocut - Gruppe steht für remocut NM hohe Flexibilität kontaktlose Bearbeitung Erhöhung der Produktivität remocut M remocut MG _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 35
36 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Teile des Projektes wurden gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms Optische Technologien Made in Germany _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 36
37 Übersichtsvortrag Schneiden E. Beyer 1,2, M. Lütke 1, F. Bartels 1, T. Himmer 1 1 Fraunhofer IWS, Dresden 2 Technische Universität Dresden _10_xx_hansa_doc_bey.ppt, Folie: 37
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