Mit einer neuen Form der Lasermaterialbearbeitung lassen sich in einem Arbeitsgang Oberflächen behandeln, Fehler feststellen und sofort korrigieren. Auch für Reparaturprozesse in der Medizinproduktefertigung ist das Verfahren denkbar.
Neue Möglichkeiten bei der Oberflächenbearbeitung und der Werkstoffauswahl: Das verspricht ein neues Verfahren auf der Basis von Laserstrahlen, mit denen sich Mikrostrukturen erzeugen und während der Produktion bewerten lassen. „Bisher werden Mikrostrukturen mit Formwerkzeugen erzeugt oder geätzt“, sagt Guilherme Mallmann, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung Produktionsmesstechnik am IPT. Eine solche Prägung herzustellen– zum Beispiel für Ledersitze, Lederlenkrad oder Holz im Armaturenbrett hochwertiger Fahrzeuge –, erfordere derzeit noch mehrere Arbeitsschritte. Aber: „Mit dem Laser lassen sich diese Strukturen einfacher und in nur einem Arbeitsgang erzeugen“, so der Experte weiter.
Im Projekt Scan4surf entstand am IPT in den letzten beiden Jahren zusammen mit Partnern aus der Industrie eine neue Art der Lasermikrostrukturierung, bei der die Produktion in einem einzigen Arbeitsgang gesteuert und gleichzeitig kontrolliert werden kann. Ein modular aufgebautes hochauflösendes Inline-Messsystem überwacht Bauteile vor, während und nach der Mikrostrukturierung.
Basis ist ein optischer Sensor für die berührungslose Abstandsmessung. Eine opto-elektronische Auswerteeinheit nimmt das Mess- oder Interferenzsignal im spektralen Bereich auf. Der Messstrahl nutzt hierbei denselben Strahlengang, der zur Oberflächenstrukturierung dient. Die Forscher setzen hier auf kurzkohärente Interferiometrie.
„Wenn Sie einen Stein in einen See werfen, bilden sich Wellen an der Stelle, an der der Stein die Wasseroberfläche durchdringt. Fallen mehrere Steine gleichzeitig ins Wasser, überlagern sich die Wellen, die sich ausbreiten. Auf ähnliche Weise – allerdings mit Lichtwellen – arbeitet unsere Technik“, erklärt Mallmann. Hier bewege sich der Messstrahl zur Bauteiloberfläche. Das zu bearbeitende Objekt reflektiere den Messstrahl, „und wir messen damit den absoluten Abstand zum Bauteil“.
Kamera und Auswerteeinheit sind in einer Box untergebracht, die etwa die Größe eines kleinen PCs hat. Die Kamera ist mit einem Rechner verbunden, der die ermittelten Daten verarbeitet und bei Fehlern sofort eingreift. Das ermöglicht eine Qualitätskontrolle während der Produktion, wobei der Prozess CAx-gestützt in Echtzeit geregelt wird. „Treten Fehler bei der Bearbeitung auf, werden sie bisher erst am Ende erkannt. Wenn jetzt die Strukturierung der Oberfläche an einigen Stellen zu schwach oder zu stark ist, etwa weil sich während des Prozesses die Temperatur ändert oder äußere Einflüsse von anderen Maschinen die Genauigkeit stören, wird sofort nachjustiert“, sagt Mallmann.
Ein großer Vorteil sei es, dass das System in bereits bestehenden Produktionsanlagen problemlos nachgerüstet werden könne. Mögliche Anwendungen sind das automatische Positionieren und Einmessen von Bauteilen, die automatische Prozessinitialisierung, adaptive Fertigung und In-situ Qualitätssicherung sowie Reparaturprozesse in der Feinwerkmechanik, Elektronik-, Medizin- und Automobiltechnik sowie im Werkzeugbau. op
Weitere Informationen Über das Projekt Scan4surf am IPT: www.ipt.fraunhofer.de (Suchbegriffe: Prozessüberwachung und Lasermikrobearbeitung)
Ihr Stichwort
- Oberflächenbearbeitung
- Laserstrukturieren
- Mikrostrukturen
- Prozessüberwachung
- Medizinprodukte
Unsere Whitepaper-Empfehlung
Was leisten additive Fertigungstechnologien heute? Mit der neuen Projektionsmikro-Stereolithografie lassen sich Mikroteile als Prototypen oder Serienteile in höchster Genauigkeit und Präzision fertigen. Dies lohnt sich selbst bei kleinen und mittleren Serien. Mehr erfahren Sie…
Teilen:
