Forschung & Entwicklung

Industrieroboter mit Lasersystem: präzise Strukturierung großer Flächen

Rund 80 % günstiger als eine konventionelle Anlage für das großflächige Laser-strukturieren sind Industrieroboter, die bisher jedoch aufgrund ihrer unzureichenden Positioniergenauigkeit ungeeignet schienen. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT hat mit Partnern ein System entwickelt, das große Flächen anhand eines Industrieroboters mit dem Laser hochpräzise strukturieren kann.

Die Aachener Ingenieure vom Fraunhofer IPT kompensieren die systembedingten Ungenauigkeiten des Roboters durch eine kamerabasierte Positioniermethode: Zuerst werden mit dem Laser auf der zu strukturierenden Oberfläche Markierungen eingebracht, die später als Ankerpunkte für die Textur dienen. Der Roboter muss nun für das Strukturieren den Laser an die richtige Stelle bewegen. Hierbei wird die Ungenauigkeit des Roboters toleriert und die Abweichung von der geplanten Position anhand einer integrierten Kamera erkannt, die sowohl die Markierungen als auch die Strukturbereiche identifiziert. Mit diesen Informationen wird die abweichende Position des Roboters bereits vor der Strukturierung bestimmt und kann über eine adaptive Bahnplanung korrigiert werden, sodass die Oberfläche nahtlos strukturiert wird. Die anfangs eingebrachten Markierungen verschwinden Schicht für Schicht durch die Strukturierung des Lasers.

Das neue System befähigt den Indus­trieroboter, großflächig und hochpräzise mit dem Laser zu strukturieren, ganz ohne den zusätzlichen Einsatz kosten- und wartungsintensiver Technik. So gelingt es den Partnern, ein Großraumlasersystem zu entwickeln, das gegenüber konventionellen Produkten nicht nur robuster, sondern auch kostengünstiger ist.

Das neue System lässt sich in das eigens vom Fraunhofer IPT entwickelte ‚Multi-Technology Robot System for Adaptive Manufacturing (MIRA)‘ integrieren. MIRA bündelt mehrere Fertigungstechnologien wie das Bohren, Polieren oder Schleifen mittels einer Adapterplatte am Roboterkopf in einer einzigen lasergeschützten Roboterzelle. Dadurch lassen sich verschiedene Fertigungstechnologien in einem einzigen hybriden Fertigungssystem integrieren und so Rüst- und Nebenzeiten erheblich reduzieren. Neben den verschiedenen Fertigungstechnologien ist ein 3-D-Digitalisierungssystem integriert, durch das sich die Qualität der einzelnen Fertigungsschritte ohne Umspannen überprüfen lässt. Der Industrieroboter ist auf einer Linearachse befestigt, womit sich die gesamte Aufspannfläche von 4 x 2,5 m2 ausnutzen lässt.

Das Forschungsprojekt RoboTex wurde während seiner dreijährigen Laufzeit aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Zum Projektkonsortium gehörten neben dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Projektkoordination) auch ModuleWorks (adaptive Werkzeugbahnberechnung), Zertrox (Bildanalyse) und Eschmann Textures International (Evaluierung).

von mn

www.ipt.fraunhofer.de

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