SPANNENDE PERSPEKTIVEN - Werkzeug und Formenbau

TRENDS & INNOVATIONENSoftwareOFFLINE PROGRAMMIERENCAD/CAM: Laserauftragschweißen hat sich längst als Reparaturverfahren im Werkzeug-und Formenbau etabliert, findet aber auch als generatives FertigungsverfahrenVerwendung. Das Fraunhofer ILT präsentiert ein Offline-Programmiersystem, mit demsich auch Simulationen etwa zur Kollisionsprüfung ausführen lassen.Digitalisierung der Werkstückoberfläche mit dem integriertenLaserlinienscanner.Bilder: Fraunhofer ILTDie Software LaCam3D bietet umfangreiche Möglichkeiten zurProgrammierung der Schweißbahnen. Im Bild wird aus der Berandungsliniedes Schweißbereichs (blau) und der Startlinie (rot)eine äquidistante Linienschar auf der Freiformfläche abgeleitet.Am Fraunhofer-Institut für LasertechnikILT ist ein Offline-Programmiersystemfür das Laserauftragschweißenentwickelt worden.Das Programm LaCam3D soll Prozessentwickler und Anwender in die Lageversetzen, auch für komplexe Schweißaufgabenmit Nicht-Standard-Schweißstrategienzeitnah Werkzeugbahnen zuerzeugen. Die Bahnen können in einerSimulation auf Kollision geprüft und alsMaschinencode ausgegeben werden.Das Laserauftragschweißen zeichnetsich im Vergleich zu konventionellenVerfahren mit einem geringen Wärmeeintragund Verzug aus. Diese Eigenschaft,die vergleichsweise hohe Prozessgenauigkeitund das Potenzial zurTrends μ-genauLaserauftragschweißenWenn große und vor allem wertvolle Metallbauteilerepariert oder verändert werden sollen,kann das Laserauftragschweißen eine interessanteAlternative sein. Turbinenschaufeln,Blisks, aber eben auch formgebende Teile anWerkzeugen und Formen lassen sich so instandsetzen. Aber auch bei Änderungen kannan Stellen, an denen Werkstoff fehlt, Materialaufgetragen werden, das sich hinterher zerspanendwieder sehr präzise in Form bringen lässt.Automatisierung haben dazu geführt,dass das Laserauftragschweißen zunehmendBedeutung als Reparaturverfahrengewonnen hat, aber immer mehrauch als generatives Fertigungsverfahrengenutzt wird.In einzelne Lagen zerlegtFür den generativen Aufbau eines Bauteilsmittels Laserauftragschweißen wirddas CAD-Modell des Bauteils in Aufbaurichtungin einzelne Lagen zerlegt. Diesewerden dann je nach Strategiewahl mitäquidistanten Werkzeugbahnen odermit parallelen Bahnen, die auf die Lagenflächeprojiziert werden, ausgefüllt.Bei der Reparatur etwa von betriebsbeanspruchtenBauteilen wird von derIst-Geometrie per Laserlinienscannereine Punktewolke aufgenommen. Ausdiesen Daten wird anschließend mittelsReverse Engineering ein Flächenmodellerstellt. Über einen „best fit“ der Ist-Geometrie an das CAD-Modell des Bauteilswird dann das Defektvolumen bestimmt,das mittels Laserauftragschweißenaufgebaut werden soll.Für die Schweißstrategie stellt La-Cam3D Funktionalitäten zur Verfügung,mit der Schweißreihenfolge und -richtungeinzelner Bahnen modifiziert unddie Laserleistung und Verfahrgeschwindigkeitwegabhängig auf den einzelnenWerkzeugbahnen festgelegt werdenkönnen. Bei der Bahnplanung wird fürdie abschließende spanende Nachbearbeitungein Übermaß eingepflegt.Für die Bahnplanung bei der generativenFertigung von Turbinenbauteilensteht ein eigenes Modul zur Verfügung.Dank seiner modularen Struktur kanndas Programm nach Bedarf für verschiedensteAnwendungen ergänzt werden.Die Software LaCam3D ist mit einemSimulationstool ausgestattet, mit demder Anwender vorab die geplante Bearbeitungauf Kollision zwischen Laserbearbeitungskopfund Bauteil prüfenkann. Die Erstellung des Maschinencodeswird mit einem für die verschiedenenAnlagen hinterlegten Postprozessorumgesetzt.Der modulare Aufbau des Programmsgestattet darüber hinaus die Integrationweiterer Anwender spezifischerSchweißstrategien. Zur Zeit existiertam Fraunhofer ILT in Aachen einPrototyp des CAM-Programms, das seitcirca zwei Jahren von den Mitarbeiternfür das Laserauftragschweißen intensivgenutzt und kontinuierlich weiterentwickeltwird.Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT,D-52074 Aachen, Tel.: 0241/8906-0,www.ilt.fraunhofer.dewerkzeug&formenbau · Mai 201353