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Wednesday, September 13, 2023, Mailand 2:00 PM Additive Fertigung - Laserstrahlschweißen |
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Digitale Prozessketten für das 3D Laser Metal Deposition - Verfahren |
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Rainer Beccard* / LUNOVU GmbH, Germany Oliver Steffens / LUNOVU GmbH, Deutschland |
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Laser Metal Deposition (LMD/DED oder Laser Cladding) ist ein etabliertes Verfahren zur additiven Herstellung hochwertiger Metallstrukturen auf bestehenden Bauteilen oder zum Verschleißschutz. Die Bearbeitung komplexer 3D-Geometrien führt jedoch oft zu einem inakzeptabel hohen Aufwand beim Programmieren und Einrichten der entsprechenden Maschinen. Durch sinnvolle digitale Prozessketten kann dieser Aufwand sowohl für CNC- wie auch für roboterbasierende Maschinen jedoch drastisch reduziert werden. In diesem Beitrag werden dazu mehrere exemplarische Anwendungsfälle erläutert. Wesentlicher Bestandteil ist eine softwaregestützte, automatische Erzeugung der erforderlichen Werkzeugbahnen. Da in vielen Fällen jedoch keine oder nur unzureichende CAD-Daten zur Verfügung stehen, werden zunächst Werkstücke direkt in der Bearbeitungsmaschine ganz oder teilweise gescannt. Ein erster betrachteter Anwendungsfall sind konturkonforme Beschichtungen auf Freiform-Bauteilen. Hier werden die Scandaten automatisch verarbeitet, in hochwertige STL-Modelle umgewandelt und auf einem PC visualisiert. Diese Modelle dienen wiederum als Basis für eine automatische Werkzeugbahnplanung, für die der Benutzer mit wenigen Eingaben die notwendigen Parameter und Randbedingungen definiert. Nach der Erzeugung der Werkzeugbahnen und einer Simulation kann direkt CNC- oder Robotercode erzeugt und ausgeführt werden. Auf ähnliche Weise können 3D-Geometrien auf bestehenden 3D-Bauteilen aufgebracht werden. Dazu werden zu den aus den Scans erzeugten Modellen Zielgeometrien, die aus CAD-Modellen stammen, hinzugefügt. Für die resultierenden Differenzvolumen werden dann wiederum automatisch die Werkzeugbahnen berechnet. Bei der Verschleißschutz-Beschichtung vieler Bauteile liegen ebenfalls oftmals keine nutzbaren CAD-Daten vor. Ein typisches Beispiel ist die Beschichtung einer Förderschnecke entlang der Kante der Schneckenflügel. Hier kann die tatsächliche Position der Kante, dem Ort der Beschichtung vorauslaufend, kontinuierlich optisch erfasst werden. Die daraus ermittelten Positionsdaten können dann für eine permanente korrekte Ausrichtung der Schweißbahnen an der Kante genutzt werden. In allen beschriebenen Fällen erlauben die digitalen Prozessketten eine extrem wirtschaftliche und kostengünstige Ausführung der Bearbeitungsaufgaben. |