Beim Schweißen mit Festkörperlasern wird der Laserstrahl über eine Lichtleitfaser zur Bearbeitungsstation gebracht und dort mit Hilfe eines Bearbeitungskopfes auf dem zu schweißenden Bauteil fokussiert. Dabei erlaubt es die hohe Strahlqualität moderner diodengepumpter Festkörperlaser, die hohe Ausgangsleistung in einem sehr kleinen Fokusdurchmesser zu bündeln. Diese Eigenschaft begünstigt die lokal konzentrierte Energieeinbringung, die es dem Laserstrahlschweißen ermöglicht, sehr präzise Schweißnähte zu erzeugen.

Aus systemtechnischer Sicht bringt die hohe Strahlqualität neue Herausforderungen für die Bearbeitungsköpfe mit sich: Die hohe Energiedichte im Strahlengang des Lasers bewirkt eine Erwärmung der strahlführenden und –formenden Linsen. Diese führt zu einer Änderung der optischen Eigenschaften des Bearbeitungskopfes und somit auch zu einer Änderung der Fokuslage, also der Position des Laserfokus relativ zur Werkstückoberfläche. Dies beeinflusst den Strahldurchmesser am Werkstück und somit die für das Schweißen zur Verfügung stehende Intensität.

In diesem Projekt wurde ein Bearbeitungskopf entwickelt, der diese Fokuslagendrift aktiv kompensiert. Das Bild zeigt das Funktionsmuster des Bearbeitungskopfes, der zusätzlich zur Fokuslagenregelung über Module zur Prozessüberwachung und koaxialen Bahnführung verfügt.

Wir danken dem BMBF für die Förderung (13N9096) der im Unterauftrag der Jenoptik Automatisierungstechnik GmbH durchgeführten Arbeiten.

Fördermittelgeber

BMBF (13N9096)

Laufzeit

01.05.2008 – 28.02.2010

Abteilungsleiter

Dipl.-Ing. Thomas Seefeld