Drehmaschine mit integrierter Lasertechnik

Bisher wurde die Laserbearbeitung der Werkstücke mithilfe von separaten Anlagen erledigt. Nun ist es dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie in Kooperation mit Monforts Werkzeugmaschinen GmbH gelungen, Laserprozesse unmittelbar in eine Werkzeugmaschine zu integrieren. Diese Innovation bringt eine deutliche Zeitersparnis und erhöht somit die Produktivität. Im Rahmen eines weiteren Projekts der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) werden die Forschungsarbeiten in dieser Richtung fortgesetzt.

Laserbearbeitung als integrativer Teil der Fertigungsabläufe

Laser wird in der Produktion bereits seit Jahren verwendet. Härten, Schweißen, sowie Beschriften – das sind nur einige von traditionellen Anwendungsgebieten der Lasertechnologie. Nun ist es bei der neuen CNC-Drehmaschine Monforts RNC 400 LaserTurn zum ersten Mal gelungen, Laserbearbeitung neben den anderen Fertigungsverfahren in einer Anlage zu kombinieren. In dieser Drehmaschine wurde eine Lichtleitfaser einsetzt. Das leistungsfähige Lasergerät, das die Strahlung erzeugt, kann sich dabei an einem anderen Standort in der Werkhalle befinden. Mithilfe einer optischen Umlenkeinheit wird der Lichtimpuls aus der Faser aufgenommen, gezielt umgeformt und auf eine Linse bzw. Spiegel gelenkt. Dieser leitet den Strahl gezielt an das zu bearbeitende Werkstück. Anschließend erfolgt weitere mechanische Bearbeitung des Werkstücks, dank den Schnellwechsel-Schnittstellen geschieht der Wechsel zwischen den Abläufen in Sekundenschnelle. Genau hier wird enorm viel Zeit bei der Bearbeitung eingespart. Außerdem ist für die Bedienung der Werkzeugmaschine mit integriertem Laserprozess kein spezifisches Fachwissen erforderlich, daher benötigt das Personal keine weitere Schulungen.

Beispiel: Fertigung eines Bolzens

Der herkömmliche Herstellungsprozess des Bolzens nimmt ca. sechs Minuten in Anspruch (Liege- und Rüstzeiten nicht mitgerechnet). Bei dem Bolzen, der an einem Ende den gehärteten Lagersitz und am anderen Ende eine ungehärtete Passung hat, wird zunächst der Lagersitz vorgedreht und gehärtet. Anschließend wird das Werkstück gewaschen, der gehärtete Bereich wird rundgeschliffen. Der letzte Fertigungsablauf sieht die Drehung der Passung vor. Mithilfe der Werkzeugmaschine mit integriertem Laser wird nach dem Vordrehen der Lagersitz durch die Lasereinstrahlung gehärtet. Genau hier liegt das beträchtliche Sparpotential, denn der Prozess dauert lediglich 13,6 s. Die Laserleistung von 5000 Watt ermöglicht die Einhärtetiefe von 1,2 mm. Es sind kein Abschrecken mit Wasser oder Schmieren mit Öl notwendig, gezielte und kurzfristige Wärmeeinwirkung sorgt dafür, dass es sich kein Verzug des Werkstücks ergibt. Schleifen entfällt, er erfolgt Hartdrehen mit geringer Schnitttiefe. Die Passung wird wie bei dem herkömmlichen Fertigungsablauf bearbeitet. Aktuell wird im Rahmen des Projektes der DFG „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ versucht, die Fertigung von diesem Bauteil auf weniger als fünf Minuten zu reduzieren. Der weitere Vorteil von integrierten Laserprozessen ist, dass Rüst- und Liegezeiten für das Werkstück entfallen.