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Wednesday, September 28, 2011, Saal F 11:25 AM Laseranlagen |
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Einsatz der Laser-Remote-Schweiß-Technologie im Schiffbau und Ingenieurbau |
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Frank Beckmann* / Laser Zentrum Nord GmbH
, Deutschland Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann / TUHH-Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik, Deutschland Marc Kirchhoff/ TUHH-Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik, Deutschland |
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Laser-Remote-Schweißen ist ein innovatives Laserstrahl-Schweißverfahren, bei dem die Positionierung des Laserstrahls auf dem Werkstück remote , also über große Entfernungen von ca. einem Meter, erfolgt. Innerhalb des Bearbeitungskopfes, dem so genannten Laser-Remote-Scanner, trifft der Laserstrahl auf präzise und dabei hochdynamisch zu bewegende Spiegel und wird dadurch auf die gewünschte Position auf dem Bauteil abgelenkt. Dies ermöglicht es, die Positionierzeiten des Laserstrahls auf dem Werkstück signifikant zu reduzieren und hat damit das Verfahren in verschiedenen Branchen, insbesondere der Automobilindustrie, erfolgreich etabliert. Auch im Schiffbau lässt dieses Verfahren großes Potential, insbesondere beim Heft-Schweißen 3 dimensionaler Schiffsstrukturen, erwarten, allerdings erfordert dies eine Systemanpassung an die Umwelt- und Einsatzbedingungen des Schiffbaus. Dieses Ziel verfolgt das Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik im Rahmen des Forschungsprojektes QuInLas (Qualitätsgerechte 3D-Laser-Schweißbearbeitung innovativer Schiffskonstruktionen). Entwickelt wird ein Laser-Remote-Scanner für Laserstrahlleistungen bis 30 kW. Mit dieser bisher im Stahlbau nicht eingesetzten Leistungsklasse wird es einerseits möglich, Schiffbaustahl bis zu 25 mm Dicke einseitig volldurchzuschweißen. Darüber hinaus kann die Leistung aber auch in Geschwindigkeit übersetzt werden, so dass Schweißgeschwindigkeiten von über 8 m/min zu erwarten sind. Haupteinsatzzweck des Laser-Remote-Scanners ist es, in einer vollautomatisierten 3D-Laserfertigungsanlage Schiffbauteile mit Heftnähten zueinander zu fixieren. So werden die Bauteile für den darauf folgendem Laser-Hybrid-Ausschweißprozess der Sektion zueinander positioniert und thermische Verzüge minimiert. Um mögliche Positionstoleranzen zwischen der programmierten Bahn und der tatsächlichen Bauteillage auszugleichen sowie Schweißnahtspalte zu detektieren und zu kompensieren, ist der Scanner mit einem Sensorsystem zur Bauteil- und Nahtlageerkennung ausgerüstet. Schweißversuche an 10 mm dickem Schiffbaustahl haben gezeigt, dass die verfahrenstechnischen Grenzen derzeit noch nicht ausgeschöpft werden und hier Potential für größere Materialdicken besteht. Bei diesen Blechdicken lassen sich durch die hohe Laserstrahlleistung von bis zu 30 kW Schweißgeschwindigkeiten von über 8 m/min bei hoher Nahtqualität und geringen Verzügen erreichen. In dem Vortrag werden die Ergebnisse der Entwicklung des robotergeführten Laser-Remote-Scanners dargestellt und dabei auf die realisierten innovativen Funktionalitäten eingegangen. Neben der Darstellung der systemtechnischen Entwicklung werden auch exemplarische Schweißergebnisse dargestellt und dessen Potential für den Einsatz in der maritimen Industrie aufgezeigt. |