Die Pulsar Photonics GmbH hat ein Condition Monitoring System (CMS) entwickelt, das neue Möglichkeiten für die Stabilisierung und Überwachung von Laserprozessen in der Mikroproduktion ermöglicht. Ausgestattet mit Sensoren zur Überwachung von Laser, Maschine und Umwelt. Erstmals steht nun ein Komplettsystem mit einer bedienerfreundlichen Software und Datenbank für die Laser-Mikroproduktion zur Verfügung. Auf der LANE 2016 in Fürth stellten die Experten das Condition Monitoring System CMS 4.0 der Öffentlichkeit vor.

Der Einsatz von Laserstrahlung als Werkzeug in der Produktion ist industriell etabliert und hat zu einem Wandel geführt, bei dem klassische Fertigungsverfahren durch laserbasierte Prozesse ersetzt werden. In der Mikroproduktion – mit Toleranzanforderungen bis unterhalb 0,01 mm – wirken jedoch Veränderungen der Umwelt und Betriebszustände in den relevanten Toleranzbereich hinein und beeinträchtigen unmittelbar die Genauigkeit und Stabilität der Prozesse durchgängig durch alle Fertigungsverfahren. Speziell für Laserprozesse in der Mikro-Materialbearbeitung sind derzeit keine entwickelten Sensor-Systeme verfügbar, die eine zeitkoordinierte Datenerfassung optischer Sensoren und Maschinenzustände ermöglichen. Dabei stellt beispielsweise die Zustandsmessung von Laserleistung und Strahlprofil durch optische Sensoren die notwendigen Daten bereit, die zur aktiven Regelung, Fehlerdiagnose, für das Erreichen höherer Prozessfähigkeitsindices, die zustandsorientierte Wartung oder die Dokumentation erforderlich sind.

19“-Einschub Controller mit modularer Systemtechnik zur Sensor- / Aktorsteuerung

Als Basis für das CMS 4.0 wird der für die Prozesskopfsteuerung entwickelte System Controller SC-X19 eingesetzt. Das maschinen-integierbare 19“-Einschubgehäuse ist standartmäßig mit PC-/ Kamera-Schnittstellen, einer Spannungsversorgung mit Not-Aus-System sowie Feldbuskomponenten ausgestattet. Das CMS 4.0-Modul ist mit einem ePC ausgestattet, an den die Sensoren angeschlossen werden (T, rH, P, G uvm.) und automatisch erkannt werden. Softwareseitig wird das CMS von einer Datenbank mit GUI zur Datenauswertung unterstützt. Die hinterlegte SQL-Datenbank erlaubt quasi-synchrone Paralleleinträge mit Millisekunden-Auflösung und arbeitet nach dem FIFO-Prinzip mit Zeitstempel. In der Datenbank gespeicherte Durchschnittswerte, Referenzmessungen und Grundeinstellungen können aktiv wieder dem Maschinensystem als Sollwerte übergeben werden. Neben Datenbank-Lösungen im Firmennetzwerk können auch lokale oder cloudbasierte  Installationen realisiert werden. Das Gesamtpaket aus SC-X19, CMS 4.0 und Software stellt damit ein leistungsfähiges Cyber-Physical-System dar, dass im Sinne der Industrie 4.0 die physische Maschinenwelt durch eine modulare Systemtechnik aus Sensoren und Aktuatoren mit digitalen Softwarefunktionen verbindet.

Damit ergänzt das CMS die Maschinen-Datenerfassung um den wichtigen Baustein der Umgebungsparameter. Insgesamt werden nachstehende Maschinen und Betriebs-Zustände erfasst:

  • Maschinenparameter: Scanner-, Achs-, Kamera- und Kalibriereinstellungen, TCPs
  • Umgebungsparameter: Druck, Temperatur, Vibration, Referenzparameter, uvm.
  • Laserparameter: Leistung, Strahllage, Strahldurchmesser (Kaustik)
  • Job- und Eingabeparameter der Bediener

Nutzenfrage und Funktionsumfang

Die Antwort auf die konkrete Nutzenfrage eines CMS kann über die Betrachtung der Maschinenauslastung und Gesamtbetriebskosten erbracht werden. Voraussetzung ist hier der professionalisierte Einsatz der Lasermaschine mit (quantitativer) Dokumentation der Rüst-, Neben- und Hauptzeiten.

Ist hingegen eine durchgängige Dokumentation der Produktionsparameter und eine Null-Fehler-Produktion erforderlich, stellt ein lasergerechtes CMS einen notwendigen qualitativen Qualitätsbaustein der Maschinen-Ausstattung dar. Der Funktionsumfang des Condition Monitoring Systems (Nutzen):

  • Schneller: automatisches Einrichten und Prüfen des Gesamtsystems
  • Genauer: über eventbasierte Qualitätsprüfung
  • Wirtschaftlicher: durch eine erhöhte Maschinenverfügbarkeit
  • Sicherer: Rückverfolgung und Dokumentation der Produktionsparameter
  • Flexibler: durch Reduzierung der Systemkomplexität

LANE 2016

Den Aufbau und mögliche Anwendungen des CMS 4.0 in der Lasermikrobearbeitung stellte
Dr.-Ing. Joachim Ryll, in seinem Vortrag auf der LANE 2016 in Fürth vom 19.-22. September 2016 vor.
www.lane-conference.org

Über die Pulsar Photonics GmbH

Die Pulsar Photonics GmbH wurde im September 2013 als Spin-off des Fraunhofer Instituts für Lasertechnik (ILT) gegründet. Die Geschäftsfelder der Firma umfassen den  Laser-Maschinenbau, die
Applikationsentwicklung sowie die Entwicklung von Systemtechnik für die Laser-Mikrobearbeitung. Technologisches Ziel der Firma ist es Fertigungssysteme für die Mikrobearbeitung anzubieten, bei denen das Werkzeug Ultrakurzpulslaser so effizient eingerichtet und eingesetzt werden kann, wie heute eine klassische CNC-Bearbeitungsmaschine. Grundlagen dafür sind maschinenintegrierte Messtechnik und eine durchgängige Softwarekette im Sinne der Industrie 4.0 / Photonic 4.0.

 

Pressekontakt

Pulsar Photonics GmbH
Dr.-Ing. Joachim Ryll
Kaiserstraße 100
52134 Herzogenrath
Telefon: 02407 55 555 – 0
E-Mail: info [at] pulsar-photonics [dot] de
Website: www.pulsar-photonics.de

http://www.pulsar-photonics.de/systemtechnik/system-controller/

 

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