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Laserschneiden

Intelligentes Laserschneiden

Intelligente Sensorik im Trumpf-System Active Speed Control blickt direkt in den Schneidprozess und regelt die Vorschubgeschwindigkeit automatisch.

Einen weiteren Entwicklungsschritt hin zum autonomen Laserschneiden hat Trumpf abgeschlossen: Actice Speed Control heißt ein System, das beim Laserschneiden mit einer direkten optische Erfassung der Schneidfront arbeitet, daraus in Echtzeit Daten über den Schneidprozess und die zu erwartende Schnittqualität ableitet und zum unmittelbaren automatischen Regeln der Vorschubgeschwindigkeit nutzt. Das System lässt sich sowohl für das Laserbrenn- als auch für das Laserschmelzschneiden mit Festkörperlasern anwenden und sorgt bei beiden Prozessen für mehr Prozesssicherheit und reagiert jeweils unmittelbar auf Veränderungen im bearbeiteten Material.

Active Speed Control regele zwar bisher nur die Vorschubgeschwindigkeit automatisch, kontrolliere aber darüber hinaus zahlreiche Prozessparameter und gebe dem Bediener damit Informationen an die Hand, den Schneidprozess manuell optimal einzustellen. So werde unter anderem die Lage des Laserstrahls zur Düsenmitte ermittelt und bei Abweichungen dem Bediener mitgeteilt, sodass dieser manuell nachregeln kann. Weitere Funktionen in Richtung autonomes Laserschneiden sollen in absehbarer Zukunft hinzukommen und können dann per Softwareupdate aufgespielt werden.

Höchstgeschwindigkeit selbst bei schwankenden Materialdicken

Die Schneidfront verrät beim Laserschneiden viel über die zu erwartende Teilequalität und die Prozessstabilität. Je leichter das geschmolzene Material beispielsweise aus der Schneidfuge austritt, desto besser ist das zu erwartende Schneidergebnis. In Bau- und Edelstahlblechen ab vier Millimeter detektiert Active Speed Control den Schneidprozess. Die Sensorik blickt dabei durch die Düse direkt auf die Schneidfront und erfasst die Strahlung, die beim Schmelzen des Materials entsteht. Anhand dieses sogenannten Prozessleuchtens ermittelt das System, wie die Schmelze austritt, berechnet den schnellstmöglichen Vorschub und regelt bei Bedarf die Vorschubgeschwindigkeit nach. Dieser Regelvorgang wiederholt sich viele hundert Mal pro Sekunde. Auf diese Weise stellt Active Speed Control den optimalen Vorschub für die jeweilige Schneidsituation sicher und sorgt so dafür, dass auch dann eine optimale Schnittqualität erreicht wird, wenn innerhalb einer Tafel beispielsweise die Blechdicke variiert oder oder die Oberseite durch Rost oder Lacke verunreinigt ist. Solche Materialunterschiede oder Verunreinigungen führen für gewöhnlich zu Schlackebildung oder Abreißen des Schnitts.

Demonstriert wurde Active Speed Control mit einem Puzzles aus Puzzleteilen mit verschiedenen Materialien, Dicken und Oberflächen, das per Laser quer durchschnitten wurde. Automatisch wechselte bei jedem Puzzleteil das Schneidsystem die Vorschubgeschwindigkeit bis es schließlich an einem Aufkleber auf der Oberfläche stoppt. Ohne Regelung wäre spätestens am Aufkleber der Schnitt unbrauchbar gewesen .

Intelligente Sensorik entlastet den Bediener

Bisher stellt der Bediener eines Laserschneidsytems den Vorschub und weitere Parameter mehr oder weniger manuell, unterstützt von verschiedenen Assistenzfunktionen und abgestimmt auf Material und Materialdicke ein. Dabei helfen ihm Probeschnitte. Um Unterschiede im Material zu berücksichtigen, wird dabei häufig ein Vorschub unterhalb des maximal möglichen Wertes gewählt. Das erhöht in vielen Fällen die Prozesssicherheit, wirkt sich unter Umständen allerdings negativ auf den Schneidprozess und die Schnittqualität aus. Ein reduzierter Vorschub kann beispielsweise zu einem Hitzestau im Material führen , der das Material unkontrolliert aufschmelzen lässt. Die automatische Vorschubregelung wählt automatisch die optimale Schneidgeschwindigkeit. Das beugt einerseits dieser Hitzeentwicklung vor und erlaubt andererseits, daie Laserschneidanlage mit optimaler Produktivität zu betreiben. Active Speed Control erzeugt häufig Geschwindigkeiten, die deutlich über den in den Schneiddaten hinterlegten Standardwerten liegen.

Zudem erlaubt das System dem Bediener jederzeit das Live-Bild der Schneidfront und die wichtigsten Prozessparameter auf der Steuerungsoberfläche abzurufen. Zuvor musste der Bediener dazu manuell einen Tapeshot erstellen.

Qualität und Produktivität steigt

Schneidteile, bei denen der Schnitt nicht bis zum Ende ausgeführt werden konnte oder die viel Schlacke an der Schnittkante aufweisen, gelten üblicherwiese als Ausschuss und sind und Zeitverlust – besonders, wenn der Schnittabriss während einer Nachtschnitt auftritt. Mit der automatischen Vorschubregelungsoll dies so gut wie nie mehr vorkommen. Im Falle eines Fehlschnitts sorge Active Speed Control dafür, dass die Maschine stoppt. Die Software TruTops Monitor informiert den Bediener dann umgehend, dass er eingreifen muss.

Innovation für das autonome Laserschneiden

Active Speed Control ergänzt die für 2D-Laserschneidanlagen von Trumpf verfügbaren Assistenzsysteme, die den Bediener bei der Produktion unterstützen. Ein Beispiel dafür ist Smart Collision Prevention, das schon bei der Programmierung kippende Teile einkalkuliert und eine Abarbeitungsstrategie entwickelt, die Kollisionen mit dem Schneidkopf vermeidet. Das Assistenzsystem Drop & Cut erleichtert die Nachproduktion von Teilen auf Restgittern.

Neben dem bloßen Assistieren steigt der Anteil an Maschinenfunktionen, die Prozesse selbstständig steuern. Ein Beispiel ist Smart Nozzle Automation. Die Funktion inspiziert regelmäßig die Düse und wechselt sie gegebenenfalls automatisch aus, wenn sie beschädigt ist. Bei der TruLaser Center 7030 laufen von der Programmierung bis hin zum Sortieren der Teile alle Prozesse automatisiert ab. Mit Active Speed Control präsentiert TRUMPF eine weitere Innovation auf dem Weg zum autonomen Laserschneiden.

www.trumpf.com

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