Forschung 10.11.2023, 11:24 Uhr

Fraunhofer IPT’s Multi-Technologie-Plattform mit Laser und Lichtbogen

Das Fraunhofer IPT entwickelt innovative Verfahren für präzise und kostengünstige Bearbeitung großer Bauteile mit Laser und Lichtbogen. Die Integration von drei Technologien in einen Industrieroboter ermöglicht adaptive Fertigungsprozesse, die die Herstellung, Beschichtung, Reparatur von Metallbauteilen und die Bearbeitung von Glasdisplays einschließen.

Anlage

Innovative Fertigungstechnologien bei Fraunhofer IPT: Präzise Bearbeitung großer Bauteile mit Laser und Lichtbogen für vielseitige Anwendungen.

Foto: Fraunhofer IPT

Laser und Lichtbogen stellen effiziente und nachhaltige Verfahren zur Reparatur und Verbesserung von Oberflächen dar. Allerdings sind herkömmliche Anlagen für Strukturierung oder Auftragschweißen oft mit hohen Investitionskosten verbunden, die viele Unternehmen scheuen. Das könnte sich nun ändern.

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT hat erfolgreich drei Verfahren – Laserstrukturieren, Laser-Auftragschweißen und Lichtbogen-Auftragschweißen – in einen handelsüblichen Industrieroboter integriert. Diese Entwicklung ermöglicht es dem Fraunhofer IPT Auftragsforschung anzubieten, die sich auf die schnelle, präzise und kostengünstige Bearbeitung großer Bauteile aus Metall und sogar Glas erstreckt, mit Abmessungen von bis zu 2,5 x 4 Metern.

WAAM-Bearbeitungskopf setzt neue Maßstäbe in der Industrierobotik

In einer aktuellen Pressemitteilung hat das Fraunhofer IPT verkündet, erfolgreich einen neuen Bearbeitungskopf für das Lichtbogenauftragschweißen (WAAM – Wire Arc Additive Manufacturing) qualifiziert zu haben. Damit wurde bereits das dritte Bearbeitungsverfahren erfolgreich in die Anwendung mit einem konventionellen Industrieroboter umgesetzt.

Dieser innovative Kopf nutzt ein anwendungsoptimiertes System der Fronius Deutschland GmbH und wurde erfolgreich in einen hauseigenen Industrieroboter integriert. Vor diesem Erfolg hatten die Experten des Fraunhofer IPT bereits Bearbeitungsköpfe für das Laserstrukturieren sowie das Laserauftragschweißen mit Draht (LMD-w – Laser Metal Deposition with wire) in das Robotersystem eingefügt.

Stellenangebote im Bereich Automatisierungstechnik

Automatisierungstechnik Jobs
Unfallkasse Mecklenburg-Vorpommern-Firmenlogo
Ingenieur / Naturwissenschaftler (m/w/d) für Berufskrankheiten-Ermittlung Unfallkasse Mecklenburg-Vorpommern
Schwerin Zum Job 
WashTec Cleaning Technology GmbH-Firmenlogo
CAD-Projektabwickler - Projektierung (m/w/d) WashTec Cleaning Technology GmbH
Augsburg Zum Job 
ONTRAS Gastransport GmbH-Firmenlogo
Projektmanager für Wasserstoff (m/w/d) ONTRAS Gastransport GmbH
Leipzig Zum Job 
ROBEL Bahnbaumaschinen GmbH-Firmenlogo
Referent Zulassung (m/w/d) ROBEL Bahnbaumaschinen GmbH
Freilassing Zum Job 
Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft-Firmenlogo
W3-Professur "Life Cycle Engineering" Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) in der Terminplanung für Großprojekte im Anlagenbau THOST Projektmanagement GmbH
Nürnberg, Berlin, Leipzig, Hamburg, Pforzheim Zum Job 
BAM - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung-Firmenlogo
Promovierte*r wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in (m/w/d) der Fachrichtung Maschinenbau, Werkstofftechnik, Physikalische Ingenieurwissenschaft oder vergleichbar BAM - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
Jungheinrich Aktiengesellschaft-Firmenlogo
Supplier Quality Engineer (m/w/d) Kunststoffteile Jungheinrich Aktiengesellschaft
Norderstedt Zum Job 
3M Deutschland GmbH-Firmenlogo
Senior Research Product Development Engineer (R&D) - Electrical Markets (m/f/*) 3M Deutschland GmbH
J.P. Sauer & Sohn Maschinenbau GmbH-Firmenlogo
CAD-Ingenieur (m/w/d) J.P. Sauer & Sohn Maschinenbau GmbH
J.P. Sauer & Sohn Maschinenbau GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) J.P. Sauer & Sohn Maschinenbau GmbH
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Konstruktionsingenieur mit Projektverantwortung (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
Maschinenbau Silberhorn GmbH-Firmenlogo
Vertriebsingenieur (m/w/d) Innendienst Maschinenbau Silberhorn GmbH
Lupburg bei Parsberg Zum Job 
IMS Röntgensysteme GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/i) für digitale Inspektionssysteme IMS Röntgensysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Senior Project Engineer - Facility Automation (all genders) AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG
Ludwigshafen am Rhein Zum Job 
Stadtwerke Augsburg Holding GmbH-Firmenlogo
Planer*in (m/w/d) für die technische Gebäudeausrüstung - Elektrotechnik Stadtwerke Augsburg Holding GmbH
Augsburg Zum Job 
OST  Ostschweizer Fachhochschule-Firmenlogo
Professor/in für Integrierte Digitale Systeme OST Ostschweizer Fachhochschule
Rapperswil (Schweiz) Zum Job 
AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Senior Ingenieur als Projektleiter für Investitionsprojekte (all genders) AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG
Ludwigshafen am Rhein Zum Job 
Hochschule Merseburg-Firmenlogo
Professur (W2): Fluiddynamik Hochschule Merseburg
Merseburg Zum Job 
Sentronics Metrology (a Nova Company)-Firmenlogo
Service Engineer Commissioning Metrology (m/w/d) Sentronics Metrology (a Nova Company)
Mannheim Zum Job 

Viele Anwendungsmöglichkeiten

Das Fraunhofer IPT arbeitet mit der Industrie zusammen, um kostengünstige und anpassungsfähige Fertigungsprozesse zu entwickeln. Dabei sollen diese Prozesse in bestehende Produktionsumgebungen integrierbar sein. Die Anwendungen umfassen nicht nur die Herstellung, Beschichtung und Reparatur von Metallbauteilen, sondern erstrecken sich auch auf die Bearbeitung von Glasdisplays mit funktionalen Oberflächenstrukturen. Dank der großzügigen Arbeitsfläche und der hohen Beweglichkeit des Roboterarms sei diesen Informationen zufolge sogar die Bearbeitung großer Bauteile möglich, beispielsweise Rotorblätter von Wasserkraftwerken, wobei eine hohe Designfreiheit gewährleistet ist.

Präzise und flexible Bauteilbearbeitung

Die Systemflexibilität ermöglicht eine reibungslose Kombination unterschiedlicher Technologien, ohne dass eine Neuspannung des Bauteils erforderlich ist. Der einfache Austausch des Bearbeitungskopfes erlaubt eine schnelle und unkomplizierte Kombination von Verfahren wie dem Laserauftragschweißen und dem Strukturieren, sei es additiv oder subtraktiv.

Um im Wettbewerb mit bestehenden hochpräzisen Anlagen zu bestehen, wurde der Laserstrukturierkopf für automatische Erkennung und eigenständige Korrektur von Positionsabweichungen optimiert. Funktionstests bestätigen die präzisen Ergebnisse des neuen Systems mit integrierten Kompensationsmethoden auf verschiedenen Oberflächentypen wie matten, lackierten, reflektierenden, flachen und gekrümmten Oberflächen. Der Bearbeitungskopf ist zudem mit einem integrierten Messsystem ausgestattet, das Qualitätsschwankungen während des laufenden Prozesses erkennt und aktiv gegensteuert.

Zusätzlich wird eine Modellierungssoftware in das Bahnplanungssystem integriert, um Oberflächenreflexionen für verschiedene Werkstoffe und Positionen des Bearbeitungskopfes präzise vorherzusagen. Diese Integration verbessert signifikant die Präzision des Prozesses und minimiert die Fehleranfälligkeit.

Digitale Innovationen für das Lichtbogenauftragschweißen

Im Rahmen des öffentlich geförderten Forschungsprojekts „KI4ToolPath“ entwickelt das Fraunhofer IPT eine digitale Bahnplanung für das Lichtbogenauftragschweißen. Die Planungssoftware erkennt und korrigiert automatisch Prozessschwankungen mithilfe von umfangreichen Prozessdaten, die durch integrierte Sensoren gesammelt werden. Um die großen Datenmengen in Echtzeit zu verarbeiten, nutzt das Fraunhofer IPT 5G-Mobilfunktechnologie vom 5G-Industry Campus Europe in Aachen.

Im Projekt „Vitamine_5G“ entsteht ein System zur dezentralen Prozessüberwachung, das es Anwendern ermöglicht, die laufende Bearbeitung aus der Ferne zu kontrollieren. Die Sensordaten werden in einem Edge-Cloud-System gespeichert, aufbereitet und in einer Virtual-Reality-Umgebung dargestellt. Mithilfe einer VR-Brille können Maschinenbediener den Prozess beobachten, überwachen und korrigieren, ohne vor Ort präsent zu sein.

Ein Beitrag von:

  • Alexandra Ilina

    Alexandra Ilina ist Diplom-Journalistin (TU-Dortmund) und Diplom-Übersetzerin (SHU Smolensk) mit mehr als 20 Jahren Berufserfahrung im Journalismus, in der Kommunikation und im digitalen Content-Management. Sie schreibt über Karriere und Technik.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.