LASERSTRAHLSTRUKTURIEREN

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1 FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR PRODUKTIONSTECHNOLOGIE IPT LASERSTRAHLSTRUKTURIEREN Unser Partner

2 OBERFLÄCHENSTRUKTUREN FUNKTIONALISIEREN UND GESTALTEN Strukturierte Oberflächen nehmen Einfluss auf die technische Funktion, die Haptik und die Optik von Bauteilen. Das Laserstrahlstrukturieren eröffnet hier neue Wege: So können technische Mikrostrukturen, mit dem Laserstrahl in Bauteiloberflächen eingebracht, Energieverluste bei tribologisch hoch beanspruchten Systemen verringern und ihre Effizienz steigern. Auch im Werkzeug- und Formenbau finden sich zahlreiche Anwendungsgebiete, die von strukturierten Oberflächen profitieren: Kleinste Kanäle dienen dazu, Spritzgießformen zu entlüften und reduzieren so die Gratbildung. Kunststoffbauteile mit großflächigen Designstrukturen, beispielsweise im Automobil, hinterlassen einen hochwertigeren Eindruck als einfache, glatte Oberflächen. Verschiedene Strukturen lassen sich dabei nahtlos miteinander kombinieren. Vorteile des Laserstrahlstrukturierens Großflächig strukturierte Bauteiloberflächen mit kleinsten, geometrisch definierten und hochaufgelösten Strukturen Erstmals uneingeschränkte Designfreiheit bei der Strukturgestaltung für Oberflächen Unterschiedliche Oberflächenfunktionen können gezielt eingestellt werden Sehr hohe Reproduzierbarkeit Unser Angebot Kompetente Technologie- und Systemberatung Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudien Individuelle Umsetzung des Prozesses für die industrielle Anwendung Laserstrahlstrukturieren kleiner und mittlerer Serien als Dienstleistung

3 GANZHEITLICHE PROZESSKETTE VOM DATENMODELL ZUM LASERSTRUKTURIERTEN BAUTEIL Das Fraunhofer IPT hat eine durchgängige digitale Prozesskette entwickelt, um Oberflächen mit dem Laserstrahl zu strukturieren. Die Gestaltung der Oberfläche erfolgt hier bereits während der Produktentwicklung. So lässt sich die Wirkung des Designs schon frühzeitig am 3D-Modell überprüfen. Die digitale Struktur wird dafür in einem CAD-System definiert und verzerrungsfrei auf dem Modell der Oberfläche abgebildet. Ein CAM-Modul, das das Fraunhofer IPT eigens zu diesem Zweck entwickelt hat, erzeugt aus dem 3D-Modell des strukturierten Bauteils automatisch Bearbeitungsdaten in gängigen NC-Formaten für die Laserstrukturieranlage. Abschließend durchläuft das Werkstück den eigentlichen Strukturiervorgang in einem automatisierten, nacharbeitungsfreien und reproduzierbaren Laserstrahlstrukturierprozess. Vorteile der ganzheitlichen Prozesskette Vollständig digitale Modellierung von Strukturen und strukturierten Oberflächen Freies Strukturdesign am PC Sehr hohe Abbildungstreue und hoher Detaillierungsgrad Hochautomatisierte Datenaufbereitung und -verwaltung innerhalb integrativer CAx-Prozessketten Durchgängige Lösung vermeidet Fehler bei der Konvertierung von Daten Umsetzung eines hochautomatisierten Prozesses Unsere Besonderheiten Verknüpfung zwischen prozessbezogenem Know-how und modernster CAx-Technologie in einer geschlossenen Prozesskette zur Strukturierung. Anpassung beliebiger Strukturen an komplexe Bauteiloberflächen

4 LASERSTRAHLABTRAGEN INNOVATIVER PROZESS ZUR OBERFLÄCHEN- STRUKTURIERUNG Mit einer gepulsten Laserstrahlquelle und durch eine hochgradige Fokussierung des emittierten Laserstrahls lassen sich sehr hohe Strahlungsintensitäten auf der Bauteiloberfläche erzielen. Je nach Zeitregime der Pulse wird Werkstoff aus der Oberfläche verdampft oder sublimiert. Wir setzen am Fraunhofer IPT verschiedene Laserstrahlquellen zum Laserstrahlabtragen ein: Nanosekundenlaser als leistungsfähige und kostengünstige Allrounder, Pikosekundenlaser für die Ultrapräzisionsbearbeitung mit höchsten Anforderungen an Qualität und Genauigkeit. Unsere Besonderheiten Nahtlose und verzerrungsfreie Strukturierung komplex geformter Bauteiloberflächen Vollständig digitale Prozesskette zum Laserstrahlstrukturieren von Oberflächen Benutzerfreundliche Bedienung von Hard- und Software, kein Fachwissen über Lasertechnologien erforderlich Erfolgreiche Überführung des Prozesses in industrielle Anwendungen Eine Anwendung des Laserstrahlabtragens ist das Laserstrahlstrukturieren, das deutliche Vorteile im Vergleich zu konventionellen Strukturierverfahren bietet. Vorteile der Oberflächenstrukturierung mittels Laserstrahl Sehr hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse auch auf komplex geformten Oberflächen Einsatz des Laserstrahls als verschleißfreies, wartungsarmes und flexibles Werkzeug Bearbeitung unterschiedlichster Werkstoffe möglich Hohe Flexibilität bei der Gestaltung von Mikrostrukturen und Oberflächen Unser Angebot 5+4-achsiges Laserstrahlstrukturieren komplex geformter Bauteile unter Einsatz unterschiedlicher Laserstrahlquellen (Piko- und Nanosekundenlaser) Beratung beim Einsatz der Technologie für Ihre individuellen Anforderungen Adaption und Integration des Prozesses in Ihre Fertigungsumgebung Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudien Laserstrahlstrukturierung kleiner und mittlerer Serien

5 ASSEMBLY TECHNOLOGY Ovidemporion porum quiae nemporro cone venderferia coris dio officia voluptiur, utat minctemque eatecust ent eostem enime lamendandunt odi ad et volesero incipsa ntiuntiunt, sitat. INTEGRIERTE SOFTWARELÖSUNG ZUM LASERSTRAHLSTRUKTURIEREN Neue Technologien zu entwickeln und sie in industrielle Anwendungen zu überführen reicht heute schon längst nicht mehr aus erst ihre Integration in die Wertschöpfungskette verspricht wirtschaftlichen Erfolg. Denn selbst die beste Technologie wird sich nicht am Markt durchsetzen, wenn sie in der Praxis nicht anwenderfreundlich umgesetzt wird. Für das Laserstrahlstrukturieren hat das Fraunhofer IPT eine durchgängige, leicht bedienbare Software entwickelt. Vorteile der integrierten Softwarelösung Abbildung einer vollständigen, digitalen Prozesskette zum Laserstrahlstrukturieren von Oberflächen Digitale Festlegung der Oberflächenstruktur im CAD/CAM- System Gestaltung der Oberfläche bereits während der Entwurfsphase des Produkts Hohe Reproduzierbarkeit durch Nachverfolgbarkeit aller Daten Unsere Besonderheiten Anwenderfreundliche Benutzeroberfläche, geringer Schulungsaufwand Keine speziellen Vorkenntnisse über Lasertechnologien zur Bedienung der Software erforderlich Verknüpfung mit einer Prozess- und Technologiedatenbank Bearbeitungsdaten in gängigen NC-Formaten, z. B. Heidenhain itnc, Sinumerik 840D, ISO-NC, Siemens PLM Software CLS, CATIA APT und in anderen Dialekten Nahtlose Einbindung der Softwaremodule in existierende Softwaresysteme wie Siemens PLM Software NX, CATIA u. a. Unser Angebot Entwicklung von Softwarelösungen zur Berechnung von Bearbeitungsdaten für das Laserstrahlstrukturieren sowie zur Echtzeitsteuerung einer Laserstrukturieranlage Unterstützung bei der Softwareimplementierung im Unternehmen Softwareschulungen und Workshops

6 Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT Steinbachstraße Aachen Telefon Fax Ansprechpartner Dr.-Ing. Kristian Arntz Telefon Fax Dipl.-Ing. Arch. Holger Mescheder Telefon Fax