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Werkstoffe

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Asset
Bild aus einer Prozessanimation, Situation während des Härteprozesses in pneumatisch zugestellter Schutzkammer, Laserstrahl und Druck-
luftdüse im Eingriff (Ausschnitt). (Bild: Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden)
 

Werkstoffe

Laserstrahlhärten – Integration in die Fertigung ermöglicht schlanke Prozesse

Von S. Bonß

Das Laserstrahlhärten hat sich als Verfahren zum Härten lokal beanspruchter Bauteile durch die Verfügbarkeit von Hochleistungsdiodenlasern und einer Reihe von systemtechnischen Entwicklungen der letzten Jahre als Ergänzung zu klassischen Härteverfahren etabliert. Besonders der Formen- und Werkzeugbau, aber auch die Automobilindustrie setzen zunehmend häufiger dieses Verfahren ein. Durch Integration des Laserstrahlhärteverfahrens in die Prozesskette können Produktionskosten gesenkt und Fertigungsabläufe zeitlich gestrafft werden. Das Fraunhofer IWS erarbeitet hierfür optimierte Fertigungsketten unter Betrachtung des gesamten Prozesses. Von den Rahmenbedingungen hängt es ab, in welcher Weise die Integration des Laserstrahlhärtens in die Fertigung erfolgen kann. Für Einzelteil- und Kleinserienfertigung ist häufig maximale Flexibilität gefordert,

während in der Massenfertigung Kostenoptimierung im Vordergrund steht. So unterschiedlich die Anforderungen sind, so verschieden können die Integrationslösungen aussehen. Eine 6-Achs-Portalmaschine oder eine roboterbasierte Anlage mit an das gesamte zu bearbeitende Bauteilspektrum angepasstem Arbeitsraum sind sehr flexibel und werden eher lose integriert sein. Bauteilangepasste Einzweckmaschinen oder die direkte Integration in eine Dreh- oder Fräsmaschine sind weniger flexibel und stärker integriert.

Integrationsbeispiele

Im Großwerkzeugbau empfiehlt sich das Konzept einer Portalanlage, die z. B. mit mehreren Fräszentren verbunden ist. Da in der Regel mit einem nahezu rechteckigen Strahl gearbeitet wird, ist eine Anlage mit 6 interpolierenden Achsen notwendig. Bei BMW in Dingolfing wurde ein solches durch die Entwicklungen des Fraunhofer IWS Dresden initiiertes System im Frühjahr 2009 installiert. Anstelle der Portalanlage kann auch ein Knickarmroboter verwendet werden, der gegebenenfalls auf eine Linearachse aufgesattelt ist. Der notwendige Arbeitsraum bestimmt unter anderem, welche Lösung zu bevorzugen ist.

(...)

Der Autor:
Dr. Steffen Bonß, Fraunhofer-Institut für Werkstoff und Strahltechnik
IWS Dresden
www.iws.fraunhofer.de

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20.10.2010

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