Laserfeinschneiden von Dickblechen optimiert

KMU-innovativ
27.08.2015
Erstellt von BMBF-Verbundprojekt BRILAMET / Limo LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH

Forschungsprojekt BRILAMET erfolgreich abgeschlossen: Feinschneiden von Blechen mit dem Diodenlaser.

Das Laserschneiden von Blechen ist weitgehend eine Domäne der CO2-Laser und Faserlaser. Das muss jedoch nicht dauerhaft so sein, denn Diodenlaser entwickeln sich immer mehr zur Lichtquelle der Wahl für sehr viele Anwendungen, wie das erfolgreich abgeschlossene Forschungsprojekt BRILAMET beweist.

Das Interesse am Laserschneiden ist sehr hoch, Veranstaltungen zu diesem Thema zählen oft zu den Publikationsmagneten. Für noch mehr Aufmerksamkeit dürfte vor allem in der Blechbranche ein abgeschlossenes Forschungsprojekt sorgen. Die Rede ist von dem Verbundforschungsprojekt BRILAMET (Brillante Hochleistungsdiodenlaser zur Metallbearbeitung), das innerhalb des Programms „KMU-innovativ: Optische Technologien“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung vom Juli 2012 bis Juni 2015 lief. In diesem Zeitraum führten das Laserzentrum der Fachhochschule Münster (LFM) und die LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH aus Dortmund umfangreiche Experimente zum Feinschneiden von Dickblechen durch.

Zum Einsatz kam zunächst ein 2,5 kW-Hochleistungsdiodenlaser (HLDL), der an eine industrielle CNC-Bearbeitungsanlage gekoppelt wurde. LIMO hatte die HLDL-Module der Strahlquelle mit Hilfe spezieller Mikrooptiken optisch zusammengeschaltet. Die HLDL-Strahlung wurde über eine optische Faser in einen ebenfalls von LIMO entwickelten Schneidkopf gelenkt.

LIMO und LFM optimierten das Schneidverfahren mit den Methoden des „Design of Experiments“ (DOE), indem sie unter anderem mit verschiedenen Düsengeometrien und -durchmessern experimentierten. Im weiteren Projektverlauf wurden die Untersuchungen auf eine 4 kW-HLDL-Strahlquelle ausgedehnt, die aus zwei miteinander gekoppelten Lasereinheiten besteht.

Das Projekt wies unter anderem nach, dass sich der mit relativ mäßiger Brillanz arbeitende Hochleistungsdiodenlaser (HLDL) trotzdem zum schnellen und präzisen Feinschneiden von 6 mm dickem Edelstahl eignet (Geschwindigkeit >2,0 m/min., Rauheit Rz < 30 µm).

„Der Clou dabei ist nicht nur die asymmetrische Laserstrahlgeometrie, sondern auch das im Projekt erarbeitete Modell zur Vorhersage von Bearbeitungsergebnissen“, erklärt Dr. Jens Meinschien, Leiter Innovationsmanagement bei LIMO. „Durch weitere Anpassungen an die Laserstrahlformung lassen sich schon mit 4 kW-Diodenlasern Schneidgeschwindigkeiten von 2,5 m/min erzielen.“

Doch für die Dortmunder Experten ging es nicht nur um das Optimieren des Laserfeinschneidens mit HLDL-Strahlquellen. „Wir haben in den drei Jahren intensiver Zusammenarbeit mit den Laserexperten von der Fachhochschule Münster viel zusätzliches Know-how erworben“, blickt Dr. Meinschien zurück: „Wir wissen nun, wie sich mit einem angepassten optischen, mechanischen und thermischen Design die Komponenten und vor allem die Strahlformungssysteme für kW-Strahlquellen verbessern lassen.“

Mit den auf internationalen Messen und Konferenzen sowie in Fachzeitschriften vorgestellten Projektergebnissen hat LIMO das Interesse in der Fachwelt geweckt. Das Thema scheint sich für die Dortmunder zu einer „unendlichen Geschichte“ zu entwickeln: Aktuell geht LIMO das Thema Laserschneiden zusammen mit international renommierten Experten im EU-Forschungsteilprojekt Lashare/Nextcut an. Dr. Meinschien: „Ich bin gespannt, welchen weiteren Know-how-Gewinn wir aus dieser Forschungskooperation ziehen.“

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