Integrationssysteme zum Laser-Kunststoffschweißen Die LPKF InlineWeld-Systeme

Integrationssysteme zum Laser-Kunststoffschweißen Die LPKF InlineWeld-Systeme

Präzise, sicher, wirtschaftlich Das Laser-Kunststoffschweißen erschließt weitere Märkte: Die Lasersysteme und Schweißverfahren werden immer wirtschaftlicher, so dass immer mehr Anwendungen von der Präzision und Qualität der Lasertechnologie profitieren können. Mit den integrierbaren Systemen der LPKF InlineWeld- Familie reiht sich das Laser-Kunststoffschweißen nahtlos in kundeneigene Produktionsprozesse ein. Optimale Fügeprozesse Der Markt für das Fügen von Kunststoffbauteilen mit dem Laser wächst ständig, weil Lasersysteme mittlerweile überaus wartungsfreundlich sind und auch kein Fachpersonal für die Bedienung voraussetzen. LPKF geht einige Schritte weiter und entwickelt gemeinsam mit Kunden zum Beispiel günstige Bauteilhalterungen und optimiert den Fügeprozess. Die Systeme der InlineWeld-Familie lassen sich direkt in bestehende Kundeninstallationen integrieren. Sie ordnen sich im Produktionsbetrieb durch geeignete Gestaltung der Werkzeuge in Laserklasse 1 ein. Laser-Durchstrahlschweißen Beim Laser-Durchstrahlschweißen durchdringt der Laserstrahl den oberen, lasertransparenten Fügepartner und erwärmt die Schweißnaht im unteren, laserabsorbierenden Bauteil. Durch Wärmeübertragung mit einem moderaten Fügedruck schmilzt auch der obere Fügepartner an. Nach dem Abkühlen liegt eine sichere, optisch überzeugende Schweißnaht vor. LPKF-Laserschweißsysteme für Kunststoffe arbeiten nach dem Quasisimultan-, Radial- oder Konturschweißverfahren. 2

LPKF Laser-Kunststoffschweißen: Hohe Schweißqualität Geringe mechanische Belastung der Fügepartner Schneller Variantenwechsel Kurze Zykluszeit Traceability durch integrierte Schnittstellen Flexibel und wirtschaftlich Das Laser-Kunststoffschweißen hat sich als besonders hochwertige Schweißtechnologie im Auto motive-, Medizin- und Elektronikbereich etabliert. Die Vorteile liegen auf der Hand. Die integrierbaren LPKF-Laserschweißsysteme lenken den Laserstrahl über eine Scanneroptik auf das Bauteil. Das bedeutet: Mit einer Anpassung der Steuerungsdaten lässt sich die Schweißkontur blitzschnell und problemlos anpassen. Die mitgelieferte Software speichert alle Parameter für einmal erarbeitete Prozesse. Auch bei den Spannwerkzeugen ist das Laserschweißen vorteilhaft: Es müssen weder Schwingungen noch hohe Temperaturen oder hohe Drücke an das Bauteil übertragen werden. Lediglich der erforderliche Spanndruck von üblicherweise 4 bis 6 N pro Quadratmillimeter Schweißnahtfläche wirkt auf die Bauteile ein. Die Umrüstung der Spannwerkzeuge erfolgt in wenigen Minuten. Das Laser-Durchstrahlschweißen kann mit geringen Zykluszeiten punkten. Je nach kunden seitigem Handling reduzieren sich die Verlust zeiten. Die LPKF-Lasersysteme sind für 24/7 konzipiert, gelten als nahezu wartungsfrei und sind durch Schnittstellen für ein lückenloses Tracking & Tracing vorbereitet. Prüf- und Korrekturroutinen finden schon beim Schweißen statt. So lassen sich veränderte Materialparameter oder geometrische Abweichungen schnell feststellen und in vielen Fällen noch im Schweißprozess ausgleichen. Wasserdichte Schweißnähte bei einer Poolbeleuchtung Lean Joining Solution Geringer Aufwand, geringer Platzbedarf, kurze Zykluszeit: Die LPKF InlineWeld-Systeme lassen sich als Blackbox in Kundenumgebungen integrieren und leisten dort unauffällig ihre Arbeit. Spezielle Laserspezialisten oder aufwändige Schutzmaßnahmen sind für den Produktionsbetrieb nicht erforderlich. Inhaltsverzeichnis 4 InlineWeld 1000 Integrationssystem zum Laser-Heißverstemmen von Komponenten 5 InlineWeld 2000 Integrationssystem für Radialschweißverfahren 6 InlineWeld 6200 Integrationssystem mit getrennter Steuer-/Schweißeinheit 7 InlineWeld 6600 Mid-Size-Integrationssystem mit getrennter Steuer-/Schweißeinheit 8 InlineWeld 6900 Integrationssystem mit standardisierter Schweißzelle 9 LPKF-Software ProSeT 10 InlineWeld 9000 Basis-Schweißsystem für kundenspezifische Anpassungen 11 LPKF-Spanntechnologie 3

Laser-Heißverstemmen mit LPKF InlineWeld 1000 Das LPKF InlineWeld 1000 Lasersystem befestigt unterschiedlichste Materialien schnell und sicher durch Kunststoffnieten. Durch eine geschickte Auslegung des Nietdoms erfolgt diese Befestigung beweglich oder starr. Die Niet materialien können direkt in den Bearbeitungsprozess hineingeführt werden. Die LPKF InlineWeld 1000 ist im Vergleich zu den anderen Lasersystemen sehr klein und kompakt. Das kompakte Gerät im Einbauraum kaum größer als ein Industriehandschrauber kann problemlos an unterschiedlichen Stellen der automatisierten Fertigung eingesetzt werden. Die Modul- und Prozesssteuerung kommt inklusive aller Komponenten mit einem 19 - Einschubgehäuse aus. Alle relevanten Ein- und Ausgangssignale stehen an einer externen Schnittstelle zur Verfügung. Neben der Befestigung von Platinen sind alle Einsatzmöglichkeiten denkbar, bei denen unterschied liche Materialien durch Nieten sicher verbunden werden, z. B. auch die Befestigung von Magneten. Fixierung eines Spulenkörpers durch Laser-Heißverstemmen Technische Daten InlineWeld 1000 Bemaßung (mm) Laserleistung Spannkräfte Elektrischer Anschluss Bearbeitungsfeld Maße (B x H x T) 20 W / 50 W Min. 50 N, max. 400 N 110 V / 60 Hz, 230 V / 50 Hz, max. 0,5 kw Durchmesser 1 mm bis 5 mm Schweißeinheit: 123 mm x 392 mm x 110 mm (mit Lasermodul) Steuereinheit: 450 mm x 273 mm x 316 mm 110 392 123 4

LPKF InlineWeld 2000 Integrationssystem zum Radialschweißen Für rotationssymmetrische Schweißungen hat sich das Radialschweißen bewährt: Dabei wird entweder das Bauteil unter dem Laserstrahl gedreht, oder der Laserstrahl wird dynamisch durch Spiegel um das Bauteil herumgeführt (Abb. rechts). Das Radialschweißen hat den Vorteil, dass häufig auf zusätzliche Spannwerkzeuge verzichtet werden kann, wenn der erforderliche Druck durch die konstruktiv berücksichtigte Passung der Fügepartner entsteht z. B. bei Rohren. Mit jedem LPKF-Schweißsystem lässt sich eine Radialschweißung durch Rotation der Bauteilhalterung durchführen. Die LPKF InlineWeld 2000 geht einen anderen Weg: Ein rotierendes Spiegelsystem führt den bereits fokussierten Laserstrahl um das Bauteil herum. Damit wird das Be- und Entladen der Bauteile erleichtert. Die LPKF InlineWeld 2000 besteht aus einem Bearbeitungskopf und der davon getrennten Laser-/ Steuer einheit. Diese kompakte Steuereinheit lässt sich unabhängig vom Bearbeitungskopf platzieren und belegt keinen Platz im Bearbeitungsbereich. Mit der InlineWeld 2000 ergänzt LPKF seine Palette um ein leistungsfähiges, einfach zu integrierendes Laserschweißsystem, das speziell für das Radial schweißen konzipiert ist. Beim Radialschweißen wird der benötigte Fügedruck durch die Passung der Fügepartner aufgebaut zusätzliche Werkzeuge entfallen Technische Daten InlineWeld 2000 Bemaßung (mm) Laserleistung Spannkräfte Elektrischer Anschluss Bearbeitungsfeld Maße (B x H x T) 20 W bis 500 W Axialspannkraft: Sonderlösung bis ca. 1 kn 400 V / 16 A CEE Standard: Durchmesser 0 mm bis 80 mm Optional: Durchmesser 0 mm bis 250 mm Mit Standardkonsole: 415 mm x 652 mm x 160 mm 652 415 160 5

Wenig Platzbedarf in der Produktionsumgebung LPKF InlineWeld 6200 und 6600 Auf den ersten Blick sehen die beiden Kombisysteme LPKF InlineWeld 6200 und 6600 gar nicht aus wie leistungsfähige Laserschweißanlagen. Das liegt an einer gemeinsamen konstruktiven Besonderheit: Separate Gehäuse enthalten die Steuerelektronik bzw. die wartungsarme Laserquelle. Sie sind elektronisch mit den kompakten Schweißköpfen verbunden. Hier befinden sich die hochpräzise Laseroptik und die Spanntechnik. Auch die geteilten Integrationssysteme entsprechen in Verbindung mit geeigneten Werkzeugen der Laserklasse 1. LPKF InlineWeld 6200 Das jüngste Mitglied der InlineWeld-Familie ist die LPKF InlineWeld 6200. Sie ergänzt die erprobte, weiterhin lieferbare LPKF InlineWeld 6600 um ein System mit kleinerem Arbeitsbereich und einer beschränkten Laserleistung bis maximal 120 Watt. Damit eignet sich dieses System ideal für die kostengünstige Produktion von kleinen Bauteilen. Produktion in großen Stückzahlen oder mit hoher Varianz kein Problem für die LPKF InlineWeld 6200 Die Steuereinheit benötigt einen Footprint von nur 400 x 600 mm und enthält die gesamte Steuerelektronik und Sicherheitstechnik. Sie ist als 19 -Rack ausgeführt und findet zum Beispiel unter dem Arbeitstisch Platz. Die Steuerung nutzt eine Feldbus-Schnittstelle zur Übergabe von Tracking-Daten und zur Kommunikation mit Leitrechnern. Der Bearbeitungskopf belegt lediglich eine Fläche von 330 x 370 mm und kann mit einem Spannhub bis zu 40 mm arbeiten. Im System ist bereits eine Fügewegüberwachung mit Zeit-Wegesteuerung integriert. Andere Verfahren wie Pyrometerüber wachung, Verbrennungsdetektion oder Reflexions diagnose stehen optional zur Verfügung. Einfacher Wechsel der Werkstückträger Technische Daten InlineWeld 6200 Bemaßung (mm) Laserleistung Spannkräfte Elektrischer Anschluss Bearbeitungsfeld Maße (B x H x T) 50 W bis 120 W Min. 100 N, max. 1,4 kn 400 V/16 A, Leistungsaufnahme: max. 3 kw Bis zu 100 mm x 100 mm Schweißeinheit: 330 mm x 1.220 mm x 370 mm (mit Lasermodul) Steuereinheit: 400 mm x 530 mm x 600 mm (bei drei Einschüben) 370 330 1.220 6

LPKF InlineWeld 6600 Das Integrationssystem LPKF InlineWeld 6600 ist bereits seit mehr als zehn Jahren in immer weiter entwickelten Versionen unter der Bezeichnung LQ-Integration ver fügbar. Es kann sowohl kontur- als auch scanner betont Bauteile mit einer Größe von bis zu 215 x 215 mm schweißen. Dieses System ist für den Drei-Schicht betrieb bei hohen Stückzahlen aus gelegt. Die Laser bestückung reicht von 50 W bis 500 W. Der Schaltschrank hat die Maße 800 x 2.000 x 800 mm (B x H x T), der Schweißkopf benötigt einen Einbauraum von 400 x 650 x 700 mm (B x H x T). Automotive, Medizintechnik, Consumerbereich: Beispiele für das Laser-Kunststoffschweißen Technische Daten InlineWeld 6600 Bemaßung (mm) Laserleistung Spannkräfte Elektrischer Anschluss Bearbeitungsfeld Maße (B x H x T) 50 W bis 500 W Min. 200 N, max. 2,2 kn 400 V/16 A, Leistungsaufnahme: max. 3 kw Bis zu 234 mm x 317 mm Schweißeinheit: 400 mm x 650 mm x 700 mm Schaltschrank: 800 mm x 2.000 mm x 800 mm 650 700 400 7

LPKF InlineWeld 6900 Das Laserschweißsystem LPKF InlineWeld 6900 greift auf Standardmodule anderer LPKF-Baureihen zurück und bildet eine geschlossene Schweißzelle mit Bandfördersystem, Laserquelle, Schweißkopf und Steuereinheit in einem standardisierten Gehäuse. Der externe Schaltschrank entfällt. Damit punktet das System mit einem geringen Footprint von nur 930 x 1.270 mm. Konstruktiv ist das System auf eine breite Palette kundenspezifischer Transportbänder vorbereitet. Durch ein modulares Gehäusekonzept lassen sich auch Rücklaufstrecken für Bandsysteme integrieren, wahlweise neben- oder untereinander. Die LPKF InlineWeld 6900 integriert sich per Plug & Play in bestehende oder neue Linien. Die Anlage kann bereits mit Bandantrieb ausgeliefert werden, die Steuerung erfolgt kundenseitig oder über das LPKF-System. Die außerordentliche Flexibilität setzt sich in innovativer Prozesstechnik fort: Ein neu artiges Bottom-up- Spannmodul sorgt für höchste Prozess sicherheit und Flexibilität: In Verbindung mit einem optionalen Werkzeugwechselsystem lassen sich zum Beispiel unterschiedlich hohe Bauteile automatisch schweißen. Durch eine optionale Bauteilerkennung ist dieses System für Produktions prozesse mit hoher Varianz geeignet, weil Nebenzeiten auf ein Minimum reduziert werden. Technische Daten InlineWeld 6900 Bemaßung (mm) Laserleistung Spannkräfte Elektrischer Anschluss Bearbeitungsfeld Maße (B x H x T) 50 W bis 500 W Min. 80 N, max. 3,5 kn 400 V/16 A, Leistungsaufnahme: max. 3 kw Bis zu 133 mm x 238 mm 930 mm x 2.100 mm x 1.270 mm 2.100 1.270 930 8

Beispielanwendungen Sensor zur Einstellung des Sitzkomforts in Kraftfahrzeugen Geschweißtes Sichtfenster eines Steuergeräts für Gabelstapler Beleuchtete Türeinstiegsleiste für Premium-Fahrzeuge Lab-on-a-Chip: Mikrofluidik in der Größe eines Mobiltelefons Abdeckplatte eines Infusionssystems für Krankenhausbetten Versiegelte Insulinpumpe für Hochleistungssportler LPKF-Software ProSeT Zum Programmieren der Schweißkonturen kommt die praxiserprobte Steuerungssoftware LPKF ProSeT zum Einsatz. Sie übernimmt Daten aus CAD-Layoutprogrammen und erlaubt die Anpassung und Optimierung der Schweißkontur. LPKF ProSeT ist bei allen LPKF-Laserschweiß systemen im Lieferumfang enthalten. Der angesteuerte Pilotlaser hilft zusätzlich bei der Anpassung an das Bauteil. 9

LPKF InlineWeld 9000 Seit dem Jahr 2001 produziert und vertreibt LPKF Systeme zum Laser-Durchstrahlschweißen. Mit der Inline Weld 9000 bietet LPKF ein modulares System, das auf bereits realisierten Lösungen aufsetzt. Es wird nach Wünschen und Anforderungen der Kunden aus praxis erprobten Komponenten und Modulen Laserquellen, Bearbeitungsköpfen, Steuerungen und Handlings kombiniert und dann zu einer schlüsselfertigen Lösung konfiguriert. Auch diese Systeme lassen sich in Details an besondere Spezifikationen anpassen, z. B. mit speziellen Sensoren oder Bauräumen. Auf Basis der LPKF InlineWeld 9000 Serie sind bereits eine ganze Reihe von Lösungen realisiert worden. Abgebildet ist eine konstruktive Umsetzung, die mit zwei unabhängigen Handarbeitsplätzen ausgerüstet ist und mit einer durchlaufenden Bandlösung beschickt wird. Das System führt an einer Baugruppe je nach Bauteiltyp bis zu sechs Einzelschweißungen durch und ersetzt eine aufwändige Klebelösung mit Aushärteofen hohe Performance mit geringem Platzbedarf. Easy Welding Produktionsdaten rein, Bauteile raus: So funktionieren die LPKF-Systeme zum Laser- Kunststoffschweißen. Für jedes Produkt lassen sich die einmal ermittelten Schweiß - parameter speichern und komfortabel wieder aufrufen. Basis für die Schweißkontur sind die Konstruktions daten aus dem CAD-Entwurf und die integrierten QM-Funktionen zeigen den Schweißerfolg deutlich an. 10

Kundenspezifische Lösung aus dem LPKF-Modulkatalog auf Basis einer gemeinsamen Plattform Bis zu 20 Schweißoperationen in einer Anlage realisierbar Beispielanwendung: Steuergerät einer elektrischen Lenkung LPKF-Spanntechnologie Die Spanntechnik kann beim Laser-Durchstrahlschweißen vergleichsweise einfach ausfallen: Es müssen weder Vibrationen übertragen noch Temperaturen in Höhe des Schmelzpunktes erreicht werden. Ein geringer Spanndruck sorgt für die Wärmeübertragung zwischen oberem und unterem Bauteil. Für eine gleichmäßige Spannung auf beiden Seiten der Schmelzstege hat LPKF die patentierte Dual-Clamp-Device- Spanntechnik entwickelt, die für eine weitere Verringerung von Maßtoleranzen sorgt. Quick Connect Ober- und Unterbauteil des Spannwerkzeugs lassen sich in kurzer Zeit von einer Person ohne nennenswerte Hilfsmittel installieren. Dafür sind standardisierte Adapteraufnahmen vorgesehen. Zwei Minuten und schon kann die Produktion einer anderen Produktgruppe beginnen. Die kostengünstigen Spannwerkzeuge fallen gegenüber Vibrationsverfahren deutlich leichter aus. In einigen Systemen ist eine Spannbrillencodierung vorgesehen, die das eingelegte Spannwerkzeug automatisch erkennt. Die Quick-Connect-Bauweise reduziert unproduktive Nebenzeiten und erhöht die Variabilität in der Produktionsplanung. 11

Schneller zum Produkt 24/7 im industriellen Umfeld kein Problem für die erprobte Laserschweißtechnik von LPKF. Geschultes Servicepersonal ist weltweit für Inbetriebnahmen und Serviceleistungen verfügbar, ein Anwendungszentrum unterstützt bei Machbarkeitsstudien und der Maschinenkonzeption, eine Auftragsfertigung hilft bei Produktionsspitzen oder beim Serienanlauf: mehr als nur Laserschweißen. LPKF schafft Lösungen gemeinsam mit den Kunden. Rund-um-Service Die LPKF Laser & Electronics AG bietet ihren Kunden einen Rund-um-Service zur Sicherstellung optimaler Anlagenverfügbarkeit. Bei der Inbetriebnahme von LPKF-Schweißsystemen stehen Servicetechniker oder Ingenieure bereit, um den reibungslosen Start der Produktion zu sichern. Während der Betriebsphase der Schweißsysteme unterstützt Sie qualifiziertes Servicepersonal ob durch Hotline, Ferndiagnose oder im Einsatz vor Ort. Das weltweite LPKF Vetriebs- und Servicenetzwerk: Hauptquartier Niederlassungen Vertretungen LPKF Laser & Electronics AG Bereich Laser Welding Alfred-Nobel-Str. 55 57 90765 Fürth Deutschland Tel. +49 (911) 66989-0 info.laserwelding@lpkf.com www.lpkf-laserwelding.de LPKF-Distributor: LPKF AG, 10033294-190913-DE Bilder können optionales Zubehör zeigen. www.jenko-sternberg.de LPKF Laser & Electronics AG. LPKF behält sich das Recht vor, Spezifikationen und andere Produktinformationen ohne vorherige Ankündigung zu ändern. Systeme und Produkte, die von LPKF und ihren Tochtergesellschaften angeboten werden, unterliegen bereits erteilten sowie angemeldeten US- und anderen ausländischen Patenten. Produktnennungen dienen nur der Identifizierung und können Warenzeichen oder registrierte Markennamen der betreffenden Firmen sein.