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In den Investitionskosten sehen viele Unternehmen oft ein Hindernis, sich diese neue Technologie mit ihren Vorzügen der Flexibilität, verkürzten Markteinführungszeiten und werkzeugfreien Fertigung zu Nutze zu machen.
Das neue modulare Konzept von Fagor Arrasate erlaubt es nun, mit einem einzigen Lasermodul zu beginnen und die Anlage schrittweise zu erweitern, um ihre Produktionsleistung zu erhöhen.
Mit dem Laserschneiden lässt sich so gut wie jedes beliebige Teil im gewünschten Zustand schneiden. Aber diese Flexibilität bedeutet auch, eine große Menge von Parametern zu bewältigen.
Die technische Lösung von Fagor Arrasate steht für maximierte Produktivität bei höchsten Qualitätsstandards auf benutzerfreundliche Weise.
Die Laserzelle ist eine “Black Box”, komplett modular aufgebaut und skalierbar mit bis zu 3 Lasern. Ein Pluspunkt ist die geringe Anzahl an benötigten Ersatzteilen und die große Vielfalt an möglichen Werkstücken. Ihr Hauptvorteil besteht jedoch darin, dass die Arbeitslast auf die Laserköpfe verteilt werden kann, was eine höhere Ausbringungen und engere Teiletoleranzen ermöglicht.
Zur besseren Veranschaulichung der Produktionsleistung des modularen Konzepts wollen wir zwei Szenarien vergleichen: In einem Fall wird jedes Teil von zwei Laserköpfen gleichzeitig geschnitten, im anderen Fall schneidet ein einziger Laserkopf die Teile. In beiden Fällen wird die gleiche Ausbringleistung erzielt, doch im zweiten Szenario beträgt die Toleranz bei der Maßhaltigkeit ± 0,4 mm, im ersten Szenario hingegen ± 0,7 mm.
Um bei gleichen Toleranzen einen Zugewinn an Schneidqualität zu erzielen, haben wir den Arbeitsbereich für jeden Laserkopf in der X-Achse mit 1.500 mm bemessen.
Dieser Aktionsradius ermöglicht es, die gesamte Teilekontur innerhalb der Schneidzone in einem einzigen Durchgang zu schneiden und sofort und ohne Zeitverlust zum nächsten Teil überzugehen, da sich Teil 2 auch bereits innerhalb des Arbeitsbereichs befindet.
Nachstehende Abbildung vergleicht eine Schneidzone von 1.200 mm Arbeitsweg mit einer Schneidzone von 1.500 mm.
Im ersten Fall muss der Laser warten, bis sich das nächste Teil in der Schneidzone befindet, während der Laser im zweiten Fall bereits mit dem zweiten Teil beginnen kann, was den Durchsatz erhöht.
Dieser Vorteil gilt auch für großformatige Teile, wie beispielsweise große Trapeze.
Die größte Hürde, die es bei der modularen Konfiguration zu überwinden gilt, ist der Teleskopförderer. Denn ein längerer Verfahrweg in der X-Achse führt für gewöhnlich zu einer erheblich längeren Gesamtanlage. Hier allerdings ermöglich ein kompakter, selbstausfahrender Teleskopförderer die maximierte Nutzung des Schneidbereichs ohne dass die Anlage konstruktiv vergrößert werden muss.
Unser hochdynamischer Teleskopförderer beschleunigt mit bis zu 3,5 G. Seine Bewegungen synchronisieren sich permanent mit dem Laserschneidkopf.
Der Förderer lässt sich sowohl im Start-Stopp als auch im Dauerbetrieb fahren. Er passt seine Geschwindigkeit an die des Bandlaufs an. Intelligente Strategien wie das “X-Gap” (expandierbare Öffnung) ermöglichen die Ausfuhr von Schrottresten über den Förderer.
Diese Lösung wirkt sich auch positiv auf die Qualität der Teile aus, insbesondere im Vergleich zu klassischen Messertischen oder deren motorisierter Variante. Da keine direkte Interaktion von Laser, Werkstoff und Messer erfolgt, lassen sich Abdrücke im Material vermeiden. Denn es entstehen keine Überstände und Grate, wie sie beim Schneiden mit Messern nicht nur an der Oberseite entstehen.
Der von uns entwickelte Teleskopförderer bewältigt all diese Problematiken.
Zwei Schutzabdeckungen schützen die Transportbänder vor gestreuter Strahlung. Das verzögert Materialablagerungen und verlängert ihre Lebensdauer.
Optional lässt sich jede Lasereinheit mit einer automatischen Reinigungsvorrichtung für die Schutzabdeckungen ausstatten.
Auch bieten wir Reinigungssysteme für die Förderbänder, wenn es sich um besonders anspruchsvolle Teile handelt wie beispielsweise Außenhautteile.
Auf halbem Weg zwischen Produktivität und Qualität werden die beiden Teleskopförderer jeder Schneideinheit unabhängig voneinander angetrieben. Das ermöglicht intelligente Strategien wie das X-Gap (“expandierbare Öffnung”), das dem Austrag kleiner und mittelgroßer Reststücke dient, damit sie in den nachfolgenden Arbeitsschritten keine Kollisionen verursachen. Durch die expandierbare Öffnung lassen sich Teile mit einer Länge von bis zu 500 mm ausschleusen.
Das Laser-Portal ist jenes Element, das die Schnittbahn erzeugt und schließlich die Schnitte ausführen lässt, indem es mit Hilfe von Linearmotoren für die X- und Y Achse entlang der vorprogrammierten Schnittbahn verfährt. Dabei erzielt es eine Positioniergeschwindigkeit von bis zu 150 m/min und eine Beschleunigung von 3,5 G. Dank seiner Beweglichkeit deckt das Laser-Portal die gesamte von den Teleskopförderern definierte Schnittzone ab.
Wir haben unsere eigene Bandkantensteuerung entwickelt und zum Patent angemeldet, um eine Abweichung der Bandkante kontinuierlich messen und einen eventuellen Versatz über den Laserkopf kompensieren zu können. Das ermöglicht uns qualitativ hochwertige Übergänge beim Schneiden von Kombi-Teilen.
Auch hier gilt dieselbe Philosophie wie bei der Modularität: Jede Lasereinheit ist mit 1 bis 2 ultrahoch auflösenden 3D-Sensoren ausgestattet. Sie überwachen die Bandkante und richten sich kontinuierlich auf den Laserkopf und auf ein Paar mechanischer Führungen am Einlauf jeder Lasereinheit aus.
Das Prinzip der Korrektur basiert auf einem fixen Referenzpunkt, der durch das mechanische Führungspaar und ein bewegliches Messsystem gegeben ist, das die Position der Bandkante erfasst.
Das Messsystem ist auf den Laserkopf ausgerichtet, sodass sich die Y-Abweichung jedes Punktes kontinuierlich korrigieren lässt. Dieses System korrigiert jedoch nicht nur mögliche Abweichungen in der Teilegeometrie.
Denn bei dem Messsystem handelt es sich um einen 3D-UHD-Sensor, der auch die Daten in Yund Z-Richtung des Blechs in Echtzeit liefert. Die Kombination beider Messergebnisse bietet dem Laser die Möglichkeit, das Teil direkt von außen anzugehen. Das hält Zykluszeiten kurz.
Besonders bemerkbar macht sich dieses Prinzip bei Omega- und Trapezschnitten, wo die Zykluszeit mit einer Reduzierung um mehrere Zehntelsekunden extrem kurz ausfällt und somit eine große Wirkung hat.
In enger Zusammenarbeit mit der Abteilung F+E von Fagor Automation haben wir für die Laserschneidanlage eine spezielle CNC-Steuerung mit Algorithmen für das Hochgeschwindigkeitsschneiden (HSC) entwickelt. Diese Algorithmen sind auf die Besonderheiten eines Bandlaufs abgestimmt und lassen sich einfach konfigurieren, sodass sie sich an alle Arten von Teilefamilien anpassen lassen. Das Ergebnis: Mehr Produktivität.
Nach dem gleichen modularen Konzept konzipiert wie die Laserzelle, stellt unsere CNC-Lösung ganz einfach von 1 auf 2 oder 3 Schneidköpfe um. Die Modulation des Laserstrahls lässt sich individuell für jeden Laser festlegen, um hinsichtlich der Schneidgrate eine hohe Teilequalität zu gewährleisten.
Es handelt sich um ein System mit integrierter Synchron-SPS, das zusätzlich Echtzeitanwendungen ermöglicht wie das System zur Bandkantenkorrektur für verbesserte Schnitttoleranzen.
Dank dieses integrierten Konzepts konnten wir darüber hinaus einen digitalen Zwilling entwickeln, der die Produktionsraten offline und ohne Produktionsunterbrechung berechnet und dem Programmierer die Wahl zwischen mehreren Strategien lässt.
Aufteilung Fertigungspensum 1
Aufteilung Fertigungspensum 2