Laser-Prozessüberwachung WeldWatcher®
Schweißnahtfehler im Prozess erkennen und Reparaturen reduzieren
Die Anforderungen an Sicherheit und Qualität vieler Produkte steigen stetig und deren Herstellung wird immer komplexer. Mit der Überwachung von Laserprozessen können mögliche Fehler bereits während des Schweißens erkannt werden, was nachträgliche zeitaufwändige und teure Prüfungen maßgeblich reduziert. Um Laserschweißen noch wirtschaftlicher und prozesssicherer zu machen, bietet ABICOR BINZEL in Kooperation mit 4D Photonics GmbH aus Isernhagen, die seit 25 Jahren Lösungen für die Überwachung von Laserprozessen entwickeln und vertreiben, die Laser-Prozessüberwachung WeldWatcher® – ein Werkzeug zur Überwachung und Evaluation von Laserprozessen, das sich leicht in den Produktionsprozess wie beispielsweise in der Automobilindustrie integrieren lässt.
Alle Informationen auf einen Blick
- Prozessüberwachung – Optimierung der Qualitätssicherung durch Kontrolle der Prozessstabilität
- Anwendungsgebiete für die Laser-Prozessüberwachung
- Wie funktioniert Laser-Prozessüberwachung?
- Integration der Prozessüberwachung WeldWatcher® in bestehende Anlagen
- Prozessüberwachung WeldWatcher®: die Vorteile
- Lösungspaket ABICOR BINZEL & 4D Photonics
- Dokumentation
Prozessüberwachung – Optimierung der Qualitätssicherung durch Kontrolle der Prozessstabilität
Laser-Prozessüberwachung stellt eine große Herausforderung für die Serienproduktion dar, denn gerade bei der Herstellung von Präzisionsbauteilen ist der Bereich der zulässigen Parameterabweichungen sehr eng. Unterschiedliche Faktoren wie Maschinen, Werkstücke und Umgebungsbedingungen beeinflussen den Laserprozess. Kleinste Parameteränderungen können bereits bedeuten, dass die Schweißung des Bauteils nicht mehr innerhalb der zulässigen Toleranz liegt. Prozessüberwachung während des Schweißprozesses stellt also einen wichtigen Teil der Qualitätssicherung dar.
Die Prozessüberwachung selbst ist kein Qualitätsmessverfahren, sondern vielmehr ein Indikator für die Laser-Prozessstabilität. Ich die Prozessstabilität hoch, wird auch eine hohe Serienqualität erreicht. Man kann die Prozessüberwachung als Werkzeug verstehen, mit dessen Hilfe Fehlerursachen frühzeitig erkannt werden können.
Vorausschauende Prozessüberwachung
Insbesondere in der Automobilfertigung, und hier primär bei der Fertigung von Batterien und Elektromotoren, ist ein Erkennen von Fehlern bereits während der Produktion von Vorteil. Eine nachträgliche Reparatur dieser hochwertigen Bauteile ist aus technischer Sicht schwierig bis unmöglich. Jedes fehlerhaft geschweißte Bauteil ist Ausschuss und mindert die Wirtschaftlichkeit der Produktionsanlage. Werden Fehler direkt bei der Schweißung erkannt, verhindert ein rechtzeitiges Eingreifen, dass die Anlage weitere Bauteile fehlerhaft produziert – auf diese Weise wird eine vorausschauende Prozessüberwachung erreicht.
Eine Laser-Prozessüberwachung wie WeldWatcher® detektiert Schweißnahtfehler während ihres Entstehens. Defekte Stege oder Hairpin-Verbindungen können sofort nachgeschweißt oder ausgetauscht werden. So wird verhindert, dass komplette Bauteile am Ende einer Produktionslinie ausgebaut werden müssen. Ein weiterer Vorteil der Laser-Prozessüberwachung WeldWatcher® ist, dass die statistischen Auswertungen aller Schweißpositionen aus vorherigen Produktionsläufen dabei helfen, optimale Prozessparameter einzuhalten.
Anwendungsgebiete für die Laser-Prozessüberwachung beim Laserschweißen
- Schweißen von Hairpins
- Schweißen von Materialpaarungen/Werkstoffpaarungen wie Kupfer auf Aluminium, Kupferlegierung auf Edelstahl etc., wo es zur Bildung intermetallischer Phasen kommen kann, die unerwünscht spröde sind
- Laserbonden – eine Verbindungstechnik für das Fügen von Kupfer- oder Aluminiumbändchen bei Kontaktierungen in Batterietechnik und Leistungselektronik
Wie funktioniert Laser-Prozessüberwachung?
Bei jeder individuellen Laserapplikation entsteht eine charakteristische Prozessstrahlung durch die Wechselwirkung des Laserlichts mit dem Werkstoff. Die Veränderung dieser optischen Strahlung indiziert den Verlauf des Prozesses. Über definierte Warnschwellen, die an der individuellen Applikation angepasst sind, werden der Anlagensteuerung automatisch Abweichungen und Fehler im Prozess übermittelt. Fehlerhafte Teile werden aussortiert und nach Möglichkeit nachgearbeitet. Die Daten der geschweißten Bauteile werden abgespeichert und können bei Bedarf für die Rückverfolgung genutzt werden.
Integration der Prozessüberwachung WeldWatcher® in bestehende Anlagen
Eine Vielzahl an Adaptermodulen ermöglicht die Integration der Sensorik in den Laser selbst oder – sollte dies technisch nicht möglich sein – in den Bearbeitungskopf für alle gängigen Hersteller. Genauso gut kann die Prozessüberwachung WeldWatcher® auch in die Strahlweiche integriert werden, wo der Laserstrahl umgelenkt wird.
Kann der Sensor in den Laser integriert werden, hat das folgende primäre Vorteile:
- Bei Time-Sharing-Laserprozessen – wenn bei einem Laser mit gleicher Leistung über mehrere Optiken seriell gearbeitet wird – können alle Strahlabgänge mit nur einem WeldWatcher® überwacht werden.
- Die Bewegungsfreiheit der Laseroptik wird nicht durch Kabel oder Sensorik eingeschränkt.
Die Prozessüberwachung kommuniziert mit der Anlagensteuerung, wobei eine automatische Bauteilezuordnung stattfindet. Im Falle eines fehlerhaft geschweißten Bauteils bzw. Schweißnaht kann dieses nachträglich leicht durch die aufgezeichneten Daten zurückverfolgt werden.
Prozessüberwachung WeldWatcher®: die Vorteile
- Überwachungssystem für Laser-Fügeprozesse
- Gibt Hinweise zur Stabilität eines Schweißprozesses
- Detektiert Schweißnahtfehler während ihres Entstehens
- Verhindert, dass fehlerhafte Schweißungen fortgeführt werden
- Unterstützt das Einhalten optimaler Prozessparameter
Lösungspaket ABICOR BINZEL & 4D Photonics
Mit über 1600 international installierten Systemen verfügt 4D Photonics über einen weitreichenden Erfahrungsschatz hinsichtlich Laser-Prozessüberwachung. Je nach Applikation erstellen die Laser-Prozessüberwachungsexperten ein Konzept, konfigurieren das System und kümmern sich um Inbetriebnahme sowie Schulung. Zusammen mit dem weltweiten Sales- und Servicenetzwerk von ABICOR BINZEL können Sie somit Ihre Laser-Schweißprozesse noch sicherer und noch wirtschaftlicher gestalten.