TFB 27:  Hochdynamische Strahlführungs- und Strahlformungskomponenten für die Materialbearbeitung mit Co2-Lasern

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2003
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5484388

Bei hochdynamischen Verfahren, insbesondere beim Schneiden und Schweißen dünner Bleche, war die Anwendung der Lasertechnik in der Vergangenheit nur eingeschränkt möglich, obwohl Laser mit der erforderlichen Leistung und Strahlqualität für Hochgeschwindigkeitsanwendungen zur Verfügung standen. Neben begrenztem Beschleunigungsvermögen der vorhandenen Antriebssysteme waren das Gewicht und die Stabilität der bewegten Komponenten der Grund für diese Begrenzungen. Zur drastischen Gewichtsreduzierung des Laserkopfes und zur Schaffung neuer Maschinenkomponenten auf der Basis geschlossener kinematischer Ketten mit schnellen Antrieben waren neue Konzepte erforderlich. Das Know-how für die Entwicklung solcher Systeme in modularer und konfigurierbarer Bauweise wurde im Sonderforschungsbereich 349 an der Universität Stuttgart erarbeitet.Auf dieser Basis werden Komponenten zur Strahlformung und Strahldiagnose, zur Prozessüberwachung und Gasdüsen zur Prozessführung nach Konzepten des Leichtbaus entworfen und in die Leichtbaustruktur des Bearbeitungskopfes integriert. Die hohen Anforderungen an die Maschinentechnik von bis zu 300 m/min Achsgeschwindigkeit und 4 g Bahnbeschleunigung werden durch konsequente Weiterentwicklung nach Ergebnissen aus dem Sonderforschungsbereich 349 erreicht durch a) eine Maschinenkinematik in hybrider Bauweise (seriell/parallel), b) Antriebsmodule mit Leichtbaucharakter und c) durch Lineardirektantriebe als eigensteife Module.Nach theoretischen und experimentellen Untersuchungen im 1. Förderjahr erfolgt die Umsetzung der Ergebnisse in einem Demonstrator, der bei der Industrie getestet wird.

• DFG-Verfahren: Transferbereiche

Abgeschlossene Projekte

• F1 - Bearbeitungskopf mit optischen Komponenten, Sensorik und Düsen (Teilprojektleiter Berger, Peter ;  Hügel, Helmut ;  Pritschow, Günter ;  Tiziani, Hans J. )
• F2 - Entwicklung eines modularen, konfigurierbaren Laserbearbeitungssystem auf der Basis geschlossener kinematischer Ketten (Teilprojektleiter Heisel, Uwe ;  Hügel, Helmut ;  Kröplin, Bernd-Helmut ;  Pritschow, Günter ;  Wurst, Karl-Heinz )
• ZOV - Geschäftsführung - Koordination, Zentrale Verwaltung (Teilprojektleiter Dietrich, Gustav )

• Antragstellende Institution: Universität Stuttgart
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Helmut Hügel