Eigene Erfahrungen

Die Nutech GmbH beschäftigt sich seit rund 25 Jahren mit der Lasermaterialbearbeitung und hat in dieser Zeit viele Applikationen bearbeitet. Entweder als Dienstleister im Rahmen der Zulieferung durch Schneiden oder Schweißen von Kundenteilen oder durch den Bau und die Lieferung von Sondermaschinen beziehungsweise Schlüssel-Komponenten. In den letzten Monaten sind neben den bisher eingesetzten CO2- , Dioden- und Nd:-YAG Lasern erste eigene Erfahrungen zur Materialbearbeitung mit Faserlasern hinzugekommen

Bei den Erfahrungen, die Nutech mit Faserlasern machen konnte, handelt es sich in allen Fällen um Applikationen der ‚Feinbearbeitung’, bei denen die Vorteile einer extrem guten Strahlqualität – ‚Monomode-Systeme’ kommen zu Einsatz – aus einer preiswerten Strahlquelle zum Tragen kamen.

Rohre aus 1.4301 mit einem Durchmesser von 15 mm bei 0,5 mm Wandstärke werden als abgelängte und innen vorgedrehte Magazinware mit gebürsteten Außenflächen angeliefert. Es existieren zwei Typen mit Längen von 60 mm und 90 mm, die an den Enden konturbeschnitten beziehungsweise mit einem Fensterausschnitt versehen werden müssen. Die Anforderungen an die Schnittqualitäten sind dabei sehr hoch. Je nach Typ wurde eine Sonder-Einzweckmaschine konzipiert, die etwa 500.000 Teile pro Jahr herstellt. In der Vergangenheit sind bereits mit einem gepulsten Nd:-YAG-Laser der 100 W Klasse viele Millionen Teile hergestellt worden – die nun gebauten neuen Maschinen arbeiten mit einem 50 W cw-Faserlaser; die Schneidgeschwindigkeiten des ‚gratfreien’ Konturschnittes mit 8 bar Stickstoff betrug rund 50 mm pro 2 Sekunden. Das Resumee fällt daher sehr positiv aus: eine Anlage und ein Prozess, bei dem die gute Integrationsfähigkeit des Lasers und sein Arbeitsergebnis bei niedrigen Betriebs- sowie Investitionskosten.

In Maschinen zur Pleuelherstellung wird heute in der Regel die Crack-Technik eingesetzt. Das bedeutet, mittels Laserstrahl wird im fertig bearbeiteten Guss-Pleuel eine Sollbruchstelle angebracht und in der nachfolgenden Station aufgebrochen. Die Neumünsterer haben hierfür besondere Optiken konzipiert und geliefert. Diese kommen mit direkt strahlenden wie mit fasergekoppelten Lasern und jüngst auch für Faserlaser zum Einsatz. Sie zeichnen sich im Vergleich zu den bisher Eingesetzten dadurch aus, dass die Optik durch ihre schlanke Konstruktion in das Pleuelauge eintauchen kann und dort eine sehr feine Ritzung oder nach Bedarf auch eine durchgehende Kerbung bei beliebigen Einstrahlwinkeln erzeugen kann. Zum Einsatz kommen hier nach ihrer Qualifizierung 50 W Q-switch Faserlaser, die den entscheidenden Vorteil der leichten Integrationsfähigkeit zeigen. Allerdings ist eine spezielle Systemanpassung im optischen Strahlengang nötig gewesen, um die Fähigkeit von ‚plug&play’ sicherzustellen.

Mittlerweile gehen Anfragen nach Präzisionsschneiden und -schweißen von dünnen Blechen, hier sind Dicken von 0,1 bis 0,2 mm gemeint, meist CrNi-Stahl oder Titan bei Nutech ein. Gefragt sind in der Überlappschweißung von je zwei oder drei solcher Dünnbleche Nahtbreiten unterhalb 50 µm bei sehr feinen Gesamtstrukturen. Das heißt, diverse Step- und Dichtnähte sind eng beieinander, auch mäanderförmig anzulegen. Damit kommt der Spanntechnik wie auch – aus Korrosionsschutzgründen – der Formiertechnik besondere Bedeutung zu. Schließlich müssen hohe Schweißgeschwindigkeiten und kleine Taktzeiten projektiert werden. Versuchsschweißungen zeigten, dass mit den klassischen gepulsten Lasern zwar gewisse Forderungen erfüllt werden können, bessere Ergebnisse erreicht man jedoch mit Grund­modelasern bei Leistungen bis zu einigen hundert Watt. Diese Applikationen wurden zunächst mit einem Experimentalaufbau durchgeführt. Die besondere Herausforderung liegt hier in den feinen Schweißstrukturen.

Die Firmenstruktur der Nutech GmbH mit ihren drei Unternehmensbereichen ‚Laserzentrum’, ‚Analytik- und Prüfzentrum’ sowie ‚Lasersystemtechnik’ ermöglicht es, schnell und effektiv neue Applikationen zu entwickeln, Ergebnisse zu analysieren, oder bei Bedarf mittels besonderer Strahlführungssysteme wirtschaftlich in die Praxis umzusetzen. Im Laserzentrum sind zur Zeit 14 Laserstrahlquellen vom gepulsten 40 W-Nd:YAG-Laser über mehrere 2,5 kW-CO2-Laser bis zum 4,4 kW-Nd:YAG-Laser an insgesamt 19 Universal- oder Einzweckmaschinen im Einsatz. In Sonderapplikationen beim Kunden sind darüber hinaus weitere Laser unterschiedlichster Typen, Leistungen und Hersteller mit Sonderoptiken in Betrieb genommen worden. Insgesamt stehen 50 qualifizierte Mitarbeiter mit langjährigen Erfahrungen zur Verfügung.

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