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.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
HOCHBAHN U5 Projekt GmbH-Firmenlogo
Projektleiter U5-Betriebsführungssystem - vollautomatisches U-Bahn-System (w/m/d) HOCHBAHN U5 Projekt GmbH
Hamburg Zum Job 
ERGO Group AG-Firmenlogo
Objektmanager Bautechnik (m/w/d) ERGO Group AG
Klinikum Leverkusen Service GmbH-Firmenlogo
Projektmanager (m/w/d) Bau & Technik Klinikum Leverkusen Service GmbH
Leverkusen Zum Job 
Leviat GmbH-Firmenlogo
Diplom-Ingenieur (TH/FH) (m/w/d), Master/Bachelor (m/w/d), Dr.-Ing. (m/w/d) im Bereich «Bewehrungssysteme / Verankerungssysteme« Konstruktiver Ingenieurbau / Massivbau Leviat GmbH
Langenfeld (Rheinland) Zum Job 
SODECIA Safety & Mobility Attendorn GmbH-Firmenlogo
Leitender Produktentwicklungsingenieur - Extrusion, Motoren & Sonstiges / Chief Product Engineer - Extrusion, Engines & Others (m/f/d) SODECIA Safety & Mobility Attendorn GmbH
Attendorn Zum Job 
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Vertrieb Automatisierungstechnik im Gebiet München Beckhoff Automation GmbH & Co. KG
München Zum Job 
HAMBURG WASSER-Firmenlogo
Projektingenieur Planung Tiefbau / Infrastruktur (m/w/d) HAMBURG WASSER
Hamburg Zum Job 
Hochschule für angewandte Wissenschaften München-Firmenlogo
Professur für Medizintechnik (W2) Hochschule für angewandte Wissenschaften München
München Zum Job 
High-Tech Park Sachsen-Anhalt GmbH-Firmenlogo
Ingenieure (m/w/d) Bauingenieurwesen / Bauliche Projektentwicklung / Straßenbau / Infrastruktur / Stadt- und Regionalplanung / Verkehrswesen High-Tech Park Sachsen-Anhalt GmbH
Magdeburg Zum Job 
BERICAP GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Automation & Process Innovation Engineer (m/w/d) BERICAP GmbH & Co. KG
Budenheim Zum Job 
Landesbetrieb Straßenbau und Verkehr Schleswig-Holstein-Firmenlogo
Bauingenieurin / Bauingenieur (w/m/d) für den konstruktiven Ingenieurbau Landesbetrieb Straßenbau und Verkehr Schleswig-Holstein
Rendsburg, Lübeck, Kiel, Itzehoe, Flensburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleitung (w/m/d) Konstruktiver Ingenieurbau, Lärmschutzbauwerke Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Ingenieur/ Vertriebsingenieur (m/w/d) für den Bereich Key Account Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
GW Batterien GmbH-Firmenlogo
Anwendungstechniker (m/w/d) GW Batterien GmbH
Zwickau Zum Job 
Landeshauptstadt Hannover-Firmenlogo
Ingenieur*in - Versorgungstechnik oder Energie- und Gebäudetechnik Landeshauptstadt Hannover
Hannover Zum Job 
Venjakob Maschinenbau GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Projektmanager IT-Architektur & Datenvisualisierung (m|w|d) Venjakob Maschinenbau GmbH & Co. KG
Rheda-Wiedenbrück Zum Job 
Max Bögl Stiftung & Co. KG-Firmenlogo
Bauleiter (m/w/d) TGA Mechanik -Systembau Max Bögl Stiftung & Co. KG
Liebenau bei Nienburg / Weser Zum Job 
Mainova AG-Firmenlogo
Ingenieur als Technische Führungskraft für Gas- und Wasser-Netzbetriebe gem. DVGW Regelwerk (m/w/d) Mainova AG
Frankfurt am Main Zum Job 
Tremonia Mobility GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker - Fahrzeugelektronik (m/w/d) Tremonia Mobility GmbH
Dortmund Zum Job 
naturenergie netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur als Teamleiter Netzleitstelle (m/w/d) naturenergie netze GmbH
Rheinfelden (Baden), Donaueschingen 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.