Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Laserstrahlumformen von Profilen



Datum: 29.09.1997


Autor


Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. M. Geiger
  • Prof. Dr.-Ing. K. Roll, Stuttgart

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein werkzeugloses Verfahren zur Herstellung von Profilbiegeprototypen aufgebaut. Die Umformung erfolgt mittels laserinduzierter thermischer Spannungen, d.h. es werden keine äußeren mechanischen Kräfte eingebracht. Da es sich um ein kinematisches Profilbiegeverfahren handelt, zeichnet sich diese Technologie besonders durch ihre Produktflexibilität aus. Zur Umsetzung des Vorhabens war es zunächst erforderlich, die prozeßtechnischen Grundlagen des Laserstrahlumformens von Profilen mit Hilfe der Finite-Element-Methode zu erarbeiten und die Ergebnisse so weit wie möglich experimentell zu verifizieren. Mit Hilfe des so gewonnenen Prozeßverständnisses war es möglich, ein analytisches Prozeßmodell zu entwickeln, mit dem die zu erwartenden Formänderungen und somit die Anzahl der erforderlichen Bestrahlungen abgeschätzt werden können. Die Biegewinkel für eine Einzelbestrahlung liegen typischerweise im Bereich von 0,1° bis 0,5°. Der Gesamtbiegewinkel und die Biegeradien können durch die Anzahl der Einzelbestrahlungen und deren Versatz in Profillängsrichtung festgelegt werden. Die verfahrensspezifischen Kenntnisse wurden in Form eines Technologieprozessors rechnergestützt archiviert und repräsentiert. Der Technologieprozessor analysiert die im CAD-Modell festgelegte Bauteilgeometrie und leitet selbständig unter Berücksichtigung von Werkstoff, Maschinen- und Verfahrensparametern die NC-Programme ab. Für die Bearbeitung wurde ein CO2-Laser mit einer Ausgangsleistung von 2,2 kW eingesetzt, als Führungsmaschine diente ein 5-Achs-Portalroboter, der um eine weitere rotatorische Achse für die Werstückhandhabung erweitert wurde.