Prozessüberwachung

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

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Technologiecluster P - »Prozessüberwachung für das Laserauftragschweißen«

Mit den Laserbearbeitungsverfahren Auftragschweißen und Wärmebehandlung im Technologiecluster L - »Laser« werden im Bereich stationärer und fliegender Turbomaschinen fast ausschließlich geometrisch komplexe, langlebige und teure Bauteile bearbeitet. Diese unterliegen hohen Sicherheitsstandards und müssen deshalb sehr hohen Qualitäts- und Dokumentationsanforderungen gerecht werden. Methoden zur Dokumentation, Überwachung und Regelung des Prozesses kommt darum eine besondere Bedeutung zu.

Ziel ist es, während der Bearbeitung mit Laserstrahlung qualitätsrelevante Informationen aus dem Prozess zu erhalten. Diese Informationen sollen fehlerhafte Bearbeitungen rechtzeitig unterbrechen, um Korrekturstrategien einzuleiten und dann die erforderliche Dokumentation im Rahmen der Qualitätssicherung (DIN ISO 9000 ff., VDA 6.1), etwa für Sicherheitsbauteile, gewährleisten.

Die beim Auftragschweißen und bei der Wärmebehandlung emittierte Primär- und Sekundärstrahlung soll dazu sowohl integral als auch örtlich aufgelöst erfasst werden. Im Vergleich zu bisherigen Untersuchungen dienen zur Beobachtung Systeme, die nicht nur eine hohe zeitliche mit einer hohen räumlichen Auflösung verknüpfen (CMOS-Kamera), sondern auch über eine besondere Empfindlichkeit im Infrarotbereich verfügen (NIR-Kamera).

Dazu soll das am Fraunhofer ILT / Lehrstuhl für Lasertechnik LLT entwickelte CPC-System (Coaxial Process Control) verwendet werden. Das CPC-System besteht aus einer Hochgeschwindigkeitskamera, einer modularen Abbildungsoptik und einem Prozessrechner für die Bildanalyse. Mit diesem System lassen sich unterschiedliche Sensoren sowie Beobachtungs- und Beleuchtungskonzepte in die Anlage integrieren und untersuchen. Ein besonders wichtiger Vorteil für diese Bearbeitungsverfahren ist die koaxiale Anordnung zum Strahlengang des Bearbeitungslasers, da keine zusätzliche Störkontur entsteht.

Zusätzlich soll untersucht werden, wie die aufgebaute Geometrie mit Hilfe von Laser-Triangulation oder Fremdbeleuchtung online erfasst, dokumentiert und an die Prozessplanung weitergegeben werden kann. Ziel ist es, die Möglichkeiten und Anforderungen an ein System zur Prozessüberwachung für das Laserstrahlauftragschweißen und die Wärmebehandlung zu untersuchen und umzusetzen.