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
HAMBURG WASSER-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Elektrotechnik/ Automatisierungstechnik HAMBURG WASSER
Hamburg Zum Job 
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW)-Firmenlogo
Ingenieurstelle in der Abteilung Physikalische Ozeanographie Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW)
Rostock Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Qualitätssicherung Netzbauprojekte - Energieversorgung (m/w/d) TransnetBW GmbH
Wendlingen am Neckar Zum Job 
TGM Kanis Turbinen GmbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Bereich Service TGM Kanis Turbinen GmbH
Nürnberg Zum Job 
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
Head of (w/m/d) Portfolio Development Team Pain Therapy B. Braun Melsungen AG
Melsungen Zum Job 
STAWAG - Stadt und Städteregionswerke Aachen AG-Firmenlogo
Betriebsingenieur:in Wärmeanlagen (m/w/d) STAWAG - Stadt und Städteregionswerke Aachen AG
heiden associates Personalberatung-Firmenlogo
Geschäftsführer Vertrieb für Logistikplanung - Option auf Unternehmernachfolge (m/w/d) heiden associates Personalberatung
Hamburg Zum Job 
Wirtgen GmbH-Firmenlogo
Software-Testingenieur (m/w/d) Testautomatisierung -Steuerungssoftware für mobile Arbeitsmaschinen Wirtgen GmbH
Windhagen Zum Job 
TGM Kanis Turbinen GmbH-Firmenlogo
Vertriebsingenieur (m/w/d) Bereich Service TGM Kanis Turbinen GmbH
Nürnberg Zum Job 
Celonic Deutschland GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Technical Team Manager (w/m/d) Qualification & Asset Change Control Celonic Deutschland GmbH & Co. KG
Heidelberg Zum Job 
Neoperl GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Meister / Techniker (m/w/d) Prozess-, Automatisierungs- und Elektrotechnik Neoperl GmbH
Müllheim Zum Job 
über ifp | Executive Search. Management Diagnostik.-Firmenlogo
COO (m/w/d) über ifp | Executive Search. Management Diagnostik.
Ostdeutschland Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurinnen / Projektingenieure (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
NVL B.V. & Co. KG-Firmenlogo
Systemingenieur (m/w/d) für Marineschiffe - Integration von Navigationssystemen NVL B.V. & Co. KG
Bremen / Lemwerder Zum Job 
Stadtwerke Bayreuth Holding GmbH-Firmenlogo
Referent Kommunale Wärmeplanung (m/w/d) Stadtwerke Bayreuth Holding GmbH
Bayreuth Zum Job 
Stadtwerke Münster-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur (m/w/d) im Bereich Energieerzeugung Stadtwerke Münster
Münster Zum Job 
Mack NC Engineering GmbH-Firmenlogo
Elektrokonstrukteur/SPS-Programmierer Automatisierungstechnik (m/w/d) Mack NC Engineering GmbH
Füssen Zum Job 
IMS Messsysteme GmbH-Firmenlogo
Systemingenieur (m/w/i) für Oberflächeninspektion IMS Messsysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
Bundespolizei-Firmenlogo
Ingenieur/in Elektro-/Nachrichtentechnik o. ä. für Satellitenkommunikation (w/m/d) Projektgruppe EU Bundespolizei
Sankt Augustin Zum Job 
Menlo Systems GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Physiker (m/w/d) für Service und Support Menlo Systems GmbH
Planegg 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

    Redakteurin beim VDI-Verlag. Nach einem Journalistik-Studium an der TU-Dortmund und Volontariat ist sie seit mehreren Jahren als Social Media Managerin, Redakteurin und Buchautorin unterwegs.  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.