Remote-Laserschweißen mit Scannern ist in der Automobilindustrie weit verbreitet, aber aufgrund des großen Scanfeldes sowie der hochdynamischen Richtungsänderungen von Robotern fehlte lange Zeit die Möglichkeit einer genauen Nahtverfolgung und -inspektion der Schweißnähte. Aus diesem Grund führte Blackbird bereits im Jahr 2014 eine koaxiale, kamerabasierte Nahtverfolgung für das On-the-Fly-Laserschweißen ein. Seit dem Jahr 2015 wird daran gearbeitet die optische Kohärenztomographie (OCT) als universelles Werkzeug für Pre-, In- und Post-Prozessaufgaben in der Laserbearbeitung mit Galvanometer-Scannern zu implementieren. Jetzt endlich kann die gemeinsame Entwicklung ihr volles Potenzial beweisen.

Anspruchsvolle Laserprozesse im Visier

Durch die einmalige Kombination eines Haupt-Scan-Systems mit On-the-Fly-Funktionalität, einem separaten OCT-Scanner mit 4-Achsen sowie einem OCT-Sensor wurde ein intelligentes Werkzeug mit integrierter Prozessüberwachung geschaffen. Die dreizehn erfassten Positionsdaten werden mit den gemessenen OCT-Distanz-Werten kombiniert, um den OCT-Messwert räumlich abzubilden. So können die Werkstückkanten identifiziert, das generierte Höhenprofil der Laserbearbeitung ausgewertet und Steuersignale an den Bearbeitungs-Scan-Kopf gesendet werden. Dank Entwicklung einer Open Interface Extension (OIE) können zusätzlich Sensoren unterschiedlichster Art mit dem Scan-System synchronisiert werden. Die Gesamtlösung ist über eine gemeinsame Benutzeroberfläche ansteuerbar.

Martin Zeitler, Leiter der technischen Entwicklung bei Blackbird, fasst die Ergebnisse wie folgt zusammen: „Das Feedback von Testkunden war überwältigend und unterstreicht die Notwendigkeit einer universellen und leistungsstarken Prozessüberwachung für verschiedene Laserprozesse. Typische Anwendungsbereiche sind Remote-Laserschweißanwendungen, wie sicherheitsrelevante Fügeaufgaben in der Automobilproduktion (Türen und Sitzstrukturen und andere Bestandteile von Elektro-Fahrzeugen). Dank des Open-Interface-Ansatzes könnten zukünftig auch weitere Scanner-basierte Laseranwendungen, wie der 3D-Druck, von der Integration profitieren.“ Gerade im Bereich der additiven Fertigung, in der Produktionszeiten von bis zu mehreren Tagen oder gar Wochen vorkommen, ist eine kontinuierliche Überwachung notwendig, um frühzeitig auf mögliche Fehler reagieren zu können und Prozessparameter entsprechend anzupassen.

Nach der ungewollten Pause durch die Corona-Pandemie wurden am Abend des 4. Mai auf dem AKL-Kongress die Gewinner des Innovation Award Laser Technology der Jahre 2020 und 2022 bekanntgegeben. Das Projektteam der Schwesterfirmen Blackbird und SCANLAB macht mit seiner Lösung für das Jahr 2022 den dritten Platz. Die Auszeichnung wird vom AKL Arbeitskreis Lasertechnik e.V. und der ELI (European Laser Institute) nach der Bewertung einer Experten-Jury vergeben.