Snijden, lassen en 3D printen met één laser

Vier partners onder leiding van het Fraunhofer-Institut für Lasertechnologie (ILT) zijn bezig met de ontwikkeling van multifunctionele lasergereedschappen voor het midden- en kleinbedrijf. Snijden, lassen en additief vervaardigen met een laser in één machine dus.

In het MultiPROmobil project staan multifunctionele robottechnologie en universele lasers voor snijden, lassen en additieve productieprocessen centraal. Samen met Bergmann & Steffen, CAE Innovative Engineering en het Laser Bearbeitungs- und Beratungszentrum (LBBZ) ontwikkelt het Fraunhofer ILT een multifunctionele laserbewerkingskop en een robottechnologie voor de flexibele en economisch vervaardiging van plaatwerkdelen, met name bedoeld voor het midden- en kleinbedrijf.

Combikop

Er wordt gebruik gemaakt van een combikop van Laserfact, die de wetenschappers de laatste jaren steeds verder hebben ontwikkeld. Deze laserkop moet in de toekomst niet alleen het geïntegreerde snijden en lassen, maar ook het genereren van additieve structuren mogelijk maken. Momenteel werken de projectpartners er aan de combikop zodanig te optimaliseren, dat hij alle drie bewerkingen in één productiesysteem in een machine kan uitvoeren, zonder wisseling van optica en kop.

Daarnaast werken de partners aan de ontwikkeling van intelligente ontwerp- en simulatiesoftware voor een geoptimaliseerde procesketen. Projectpartner CAE Innovative Engineering legt machines, processen en te produceren onderdelen vast in digital twins, zodat karakteristieken voor de procesketen kunnen worden bepaald en verbeterd.

Op basis van de flexibele procesketen ontwerpen de partners binnen MultiPROmobil digitaal nieuwe componenten voor bijvoorbeeld e-mobiliteit en testen en evalueren ze de ontwikkelde technologie. Bij projectpartner LBBZ produceert een robot, die alle drie bewerkingsdisciplines aan kan, in een industriële omgeving semi-bionische voertuigstructuren met een laser.

Bewerking van een structureel onderdeel van een voertuig met de multifunctionele laser (foto: Fraunhofer / Thomas Ernsting).

Toepassingen

Als eerste toepassingsvoorbeeld wordt een draagarm voor een elektrisch voertuig constructief geoptimaliseerd. De arm wordt in de multifunctionele laser-robotcel zonder wisseling van gereedschap gesneden, gelast en met additieve structuren versterkt. Hier is de flexibiliteit van de inspantechniek, ontwikkeld door Bergman & Steffen GmbH van groot belang. In de toekomst moeten, afhankelijk van de grootte van het onderdeel en de vereiste cyclustijd, ook meerdere multifunctionele robots in flexibele productiecellen worden gebruikt.
Door laser ondersteunde productie.

De projectpartners voorspellen een stijging van het rendement van de engineering en een reductie van de tijden voor inbedrijfstelling met ieder zo'n 30%. Bovendien willen ze de kostprijs per eenheid product en het grondstoffenverbruik met ieder minstens 20% terugbrengen. Met de agile, door lasers ondersteunde productie kunnen procesketens voor plaatwerkconstructies flexibel en schaalbaar worden vormgegeven.

De aan het Fraunhofer ILT uitgevonden techniek met de combikop van Laserfact wordt al gebruikt in de industrie, bijvoorbeeld bij het snijden en lassen van plaatuiteinden in coating- en inspectielijnen in de staalindustrie en in de productie van nauwkeurige metalen constructies. MultiPROmobil mikt met de verdere ontwikkeling van de combikop nu in het bijzonder op kleinere en middelgrote ondernemingen, die een belangrijke bijdrage aan de toekomstige e-mobiliteitsmarkt leveren.

Foto bovenaan: Fraunhofer ILT, Aken