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spezial: AntriebstechnikLasermikrobearbeitung in EchtzeitInterface undSteuerung in einemDie Lasermikrobearbeitung gewinnt aufgrund gestiegenerAnforderungen in der Serienfertigung immer mehr Bedeutung.Die GFH GmbH setzt bei Ihrer GL.evo-Werkzeugmaschineauf die CNC-Steuerung andronic 3060 derandron GmbH und die ServoOne-Antriebsregler von LTi.Von Dr. Martin StockingerDie GL.evo-Werkzeugmaschine kann in sämtlichen Bereichender Lasermikrobearbeitung eingesetzt werden. Quelle: GFH GmbHDie Steuerung der GL.evo besteht aus zwei Rechnereinheiten.Die Trennung zwischen Bediensoftware und NC-Softwaregarantiert die Echtzeitfähigkeit. Quelle: GFH GmbHTypische Beispiele aus der Lasermikrobearbeitungsind etwa die Herstellungvon hochpräzisen Bohrungen miteinem Durchmesser von 20 bis 300 Mikrometernoder die Erzeugung von speziellenOberflächentopografien mittelsMikrostrukturierung. Dabei können fastalle Werkstoffe von Kunststoffen überHartmetalle bis zum Diamant bearbeitetwerden. Die Lasermikrobearbeitungersetzt dabei immer mehr herkömmlicheFertigungsverfahren wie das Mikrofräsenoder das Erodieren. Vorteilhaft sind hierbeietwa die hohe Flexibilität des Verfahrensin den verschiedenen Anwendungenoder die Möglichkeit einer verschleißfreienBearbeitung. Weiterhin erlaubt dieLasermikrobearbeitung eine hochpräziseVerarbeitung mit Genauigkeiten im Mikrometerbereich.Die Anwendungsgebietedieses Fertigungsverfahrens reichenvon der Medizintechnik über den Werkzeug-und Formenbau bis hin zurUmformtechnik und zur Optik.Bedien-Interface und CNC-SteuerungintegriertDie GL.evo-Werkzeugmaschine der GFHGmbH bringt erstmalig die Anforderungender Kurzpuls-Lasertechnik mit einerdynamischen und präzisen Kinematik inEinklang. Die Haupteinsatzgebiete dieserMaschine sind einerseits die Herstellungvon Bohrungen mit großen Aspektverhältnissenund andererseits abtragendeBearbeitungen wie Entschichtprozesseund Tiefengravuren. Die Genauigkeit derMaschine beträgt weniger als einen Mikrometerund die maximale Beschleunigungliegt bei 20 m/s2. Um eine hohestatische und dynamische Steifigkeit zuerzielen, wurden das Maschinenbettsowie die Achsschlitten in X und Y ausGranit hergestellt. Die Maschine kann jenach Anwendung mit verschiedenenStrahlquellen ausgerüstet werden. DerLaserstrahl wird dabei in einem gekapseltenStrahlengang über Strahlumlenkeinheitengeführt. Die Steuerung der Maschine,der Strahlquelle und der verschiedenenModule er folgt aus einemeinheitlichen Bedien-Interface, das in dieCNC-Steuerung integriert wurde.Die eingesetzte Steuerung andronic3060 der andron GmbH erfüllt als einzigedie Anforderung, Bedien-Interface undCNC-Steuerung integrieren zu können. Dieandronic 3060 ist als Doppelprozessorsystemmit zwei leistungsfähigen Prozessorenaufgebaut, die über eine PCIe-to-PCIe-Bridge miteinander kommunizieren. EinProzessor ist dabei für den Steuerungskernzuständig, der andere für die Bediensoftware.Diese Aufgabentrennung ermöglichteine Entkopplung der beiden Prozesse,Bediensoftware und NC-Software laufenparallel ab. Auf der einen Seite wird dadurcheine ungestörte Verarbeitung der NC-Datenmit Satzwechselzeiten von weniger als 100µs wird sichergestellt. Auf der anderen Seitekönnen alle Prozessparameter derMaschine in Echtzeit kontrolliert undgesteuert werden. Die Rechenauflösungder Steuerung bewegt sich im Pikometerbereich,dies führt zu einer genauerenGeschwindigkeits- und Beschleunigungsinterpolation.Positionssynchrone SchaltsignaleMit Hilfe einer Zusatz-Hardware werdenvon der andronic 3060 positionssynchroneSchaltsignale für die Ansteuerung desLasers erzeugt. Innerhalb einer Konturkann ein Puls- oder Dauersignal ohneGenauhalt an einer exakt definiertenPosition ein- oder ausgeschaltet werden.Die Zeitauflösung beträgt dabei 10 ns. Beieiner Geschwindigkeit von 2 m/s ergibtsich somit eine Auflösung der Schaltpositionvon nur 0,02 µm. Das Pulssignalwird über die Pulsdauer und die Pulsdistanzdefiniert.Die GL.evo kann mit einem Topografiesensorausgerüstet werden. Mit Hilfeeines solchen Sensors lässt sich die Topografieeines Werkstücks vermessen. Bei-70AUTOCAD & Inventor Magazin 6/13