Laserreinigungsmaschine von EMAG bei der Arbeit

Beim Laserreinigen werden die Verunreinigungen auf den Oberflächen durch den Laserstrahl hochenergetisch verdampft. Die Verdampfungsrückstände werden abgesaugt und durch Katalysatoren oder Filtersysteme neutralisiert. - Bild: EMAG

EMAG LaserTec ist vor allem für hochproduktive Laserschweißsysteme bekannt. Dabei liegt der Schwerpunkt auf dem Wort „System“: Neben dem eigentlichen Schweißprozess werden häufig auch dem Schweißen vor- oder nachgelagerte Prozessschritte integriert.

Ein wichtiger, weil qualitätsbestimmender Prozessschritt ist die Reinigung der Werkstücke vor dem Schweißen. Verunreinigungen, die aus den dem Schweißen vorangehenden Prozessen herrühren (z.B. Kühlschmierstoffe oder Rückstände von Umformprozessen), aber auch Konservierungsmittel oder Oberflächenschichten wie Phosphatierungen sind ‚Gift‘ für den Schweißprozess und müssen (prozesssicher!) entfernt werden, um hochwertige Schweißverbindungen herstellen zu können. Der derzeit hierfür übliche und akzeptierte, aber keineswegs gewünschte Prozess ist das Waschen, meist mit wässrigen Reinigern, in einer sog. Drei-Zonen-Waschmaschine (Prozessschritte sind das Waschen, das Spülen und das Trocknen).

Laserreinigung: Welche Vorteile sie bringt

Ein alternatives Verfahren ist die sog. Laserreinigung: Dabei handelt es sich um einen sog. Laserablationsprozess, bei dem die Werkstückoberfläche mit kurzen, aber leistungsstarken Lichtimpulsen ‚beschossen‘ wird und die Verunreinigungen von der Oberfläche entfernt werden.

Das Laserreinigen kann mit einer ganzen Anzahl von Vorteilen punkten.  Im Vergleich zu herkömmlichen industriellen Waschsystemen ist die Reinigung per Laserstrahl sehr energie- und platzeffizient. So benötigt die neue Laserreinigungsmaschine LC 4-2 gerade einmal 4,5 qm Stellfläche. Und für den Reinigungsprozess kommt ein hocheffizienter 200 W Laser zum Einsatz, der pro Bauteil nur wenige Sekunden eingeschaltet wird.

Reinigungsanlagen haben nicht selten eine Stellfläche von über 20 qm und verbrauchen permanent Energie, um beispielsweise die Waschlösungen auf Temperatur zu halten. Außerdem ist das Laserreinigen praktisch wartungsfrei, da keine Reinigungsmittel verbraucht werden oder Waschmedien getauscht werden müssen.

Ein weiteres großes Plus ist die Geschwindigkeit der Technologie. Der gesamte Reinigungsprozess mit dem Laserstrahl läuft vollautomatisiert und in nur wenigen Sekunden ab und kann direkt im Linientakt integriert werden. Auch in puncto Qualität muss man keine Abstriche in Kauf nehmen, alle Rückstände, ob anorganisch (z.B. Oxide) oder organisch (z.B. Fette) werden zuverlässig entfernt.

NC-Rundtakttisch EMAG
Hauptzeitparalleles Beladen: Der NC-Rundtakttisch sorgt für einen unkomplizierten Teilewechsel und kurze Taktzeiten. - Bild: EMAG

Expertise rund um die Laserbearbeitung

„Die Entwicklung von Laserschweißanlagen ist überaus anspruchsvoll, da die Anforderungen von Bauteil zu Bauteil höchst unterschiedlich sein können“, erklärt Nikolas Meyer, Vertriebsleiter bei EMAG LaserTec. „Erfahrungswissen ist hier von entscheidender Bedeutung, um effektive Produktionslösungen mit kurzen Entwicklungs- und Lieferzeiten anbieten zu können.“

Bei EMAG LaserTec hat man über die Jahre viel Erfahrung auf dem Gebiet des Laserschweißens von Powertrain-Komponenten (z.B Getrieberäder, Differentiale, Kupplungsteile oder auch Komponenten für die Elektromobilität, wie z.B. Rotorwellen etc.) sammeln können und entsprechende Systeme entwickelt. Im Zentrum dieser Systeme stehen immer die ELC-Laserschweißmaschinen von EMAG. Diese Maschinen bilden eine hocheffektive und gleichzeitig sehr flexible Basis, die für viele Anwendungen eingesetzt werden können.

„Wir verfügen über Jahrzehnte an Erfahrung, was die Prozessentwicklung und unsere Anlagenkonzepte angeht. Das nutzen mehr und mehr unserer Kunden und übergeben uns die komplette Entwicklung und das Projektmanagement. Am Ende erhalten sie dann schlüsselfertige Systeme, die perfekt an das Bauteil und den jeweiligen Produktionsstandort angepasst sind“, ergänzt Meyer. Diese Erfahrung haben nun die Laserexperten aus Heubach genutzt, um eine neue Laserreinigungsmaschine zu entwickeln.

Laserreinigung: Anwendungs-Know-how ist entscheidend

Im Laser-Applikationslabor der EMAG LaserTec GmbH in Heubach befasst man sich sehr intensiv mit der Technologie des Laserreinigens. Um optimale Reinigungsergebnisse zu erzielen, sind angepasste Prozessparameter erforderlich. Hierzu wurden im großen Umfang Applikationsversuche und Parameterstudien durchgeführt und Bearbeitungsstrategien entwickelt und erprobt. So führen z.B. öl- oder wasserbasierte Schmierstoffe zu unterschiedlichen Bearbeitungsparametern.

Für die einfache Nutzung dieser Technologie ist zudem eine spezielle Software erforderlich, um den Anwender von lasertechnischen oder optischen Parametern zu entlasten und eine Konzentration auf die Technologie zu erlauben. Dies wird durch die Programmiersoftware EMAG EC Clean erreicht. Diese bildet in Verbindung mit der integrierten SINUMERIK 840D sl das Gehirn der Laserreinigungsmaschine. Im Heubacher Labor besteht auch die Gelegenheit zu Bearbeitungsversuchen.

Neue Laserreiningungsmaschine LC 4-2 für Bauteile bis 200 mm Durchmesser

Seit einigen Jahren ist „Modularisierung“ ein oft gehörtes Schlagwort im Maschinenbau: Kundenspezifische Systemlösungen werden „aus dem Baukasten“ heraus realisiert. „Auch wir hier bei EMAG LaserTec erweitern unseren Baukasten beständig. Wir sind daher auch besonders stolz, dass wir auf der EMO in Hannover jetzt unsere neue Laserreinigungsmaschine LC 4-2 vorstellen können, die in puncto Leistungsfähigkeit und Flexibilität den ELC Laserschweißmaschinen in nichts nachsteht“, führt Nikolas Meyer weiter aus (Anm. LC 4-2 steht für „Laser Cleaning“, Baugröße 4 mit 2 Werkstückaufnahmen). Herz der LC 4-2 ist die bereits erwähnte 200 Watt Laserstrahlquelle.

LC4-2 EMAG
Die LC4-2 lässt sich auch unabhängig vom Laserschweißen als Stand- Alone-Maschine einsetzen. Die Maschine ist für Teile mit einen max. Durchmesser von 200 mm und einer max. Höhe von 350 mm ausgelegt. - Emag

„Wir wollten von Anfang an ein System entwickeln, das sich autonom nutzen lässt“, erklärt Meyer. „Dabei profitiert auch der Anwender der Einzelmaschine von unserem großen Servicenetzwerk, ein nicht zu verachtender Vorteil.“ Ob als Stand-Alone-Lösung, oder als Laserreinigungssystem im Linientakt: In beiden Fällen ermöglicht der integrierte Rundtakttisch eine einfache und (prozess-)sichere Handbeladung oder eine ebenso einfach zu realisierende Beladung per Automation. Die Werkstückaufnahmen, die Wahlweise als Einzel- oder Doppelaufnahmen realisierbar sind, verfügen über Drehantriebe, die für die Vorschubbewegung beim Reinigungsprozess sorgen.

„Auch bei der Positionierung der Reinigungsoptik in 3 Achsen (XZB) kann der Anwender auswählen, ob diese manuell umgesetzt oder komplett NC-gesteuert wird. Letzteres bietet sich natürlich beim Einsatz in der Fertigungslinie an, wenn z.B. verschiedene Bauteile auf einer Linie geschweißt werden. Dies garantiert absolute Prozesssicherheit“, ergänzt Nikolas Meyer.

NETWORKING @ EMO: Lesen Sie hier ein Interview mit Nikolas Meyer zur EMO 2019 und was man von EMAG LaserTec erwarten darf

 

Die LC 4-2 wird auf dem Stand der EMAG Gruppe in Halle 17 am Stand C29 auf der EMO 2019 in Hannover vorgestellt.

Die Vorteile der Laserreinigung im Überblick

  1. Erheblich reduzierter Energiebedarf gegenüber Waschmaschinen. Es gibt keine Flüssigkeiten, die aufgeheizt oder später per Vakuumtrockner entfernt werden müssen.

  2. Die Werkstücke bleiben trocken, wichtig insbesondere bei komplexen Geometrien, engen Spalten u.dgl, die nur bedingt getrocknet werden können.

  3. Die Bauteilreinigung ist perfekt in den Teilefluss integriert und findet unmittelbar vor dem Schweißen statt. Es gibt keine Liegezeiten oder Unterbrechungen des Materialflusses sowie keine Vorheizzeiten.

  4. Durch die kompakte Bauweise ist die benötigte Hallenfläche deutlich reduziert.

  5. Hohe Prozessfähigkeit und Konstanz der Ergebnisse.

  6. Auch problematische Verunreinigungen, wie z.B. bestimmte KSS, die zur Minimalmengenschmierung (MQL) verwendet werden und nur schwer durch Waschen zu entfernen sind, werden jetzt problemlos verdampft.

  7. Minimaler Wartungsbedarf.