Anwendungsoptimierte Bahnplanung

 

Ein großer Vorteil der Lasermaterialbearbeitung (LMB) im Vergleich zu etablierteren Verfahren wie beispielsweise dem Fräsen ist neben den flexiblen Anwendungsfeldern die Tatsache, dass kein relevanter Kontakt bzw. Kraftaustausch zwischen dem Werkstück und dem Laser stattfindet. Somit ist keine Kompensation der Reaktionskräfte durch die Struktur des Roboters oder der Werkzeugmaschine notwendig, wodurch LMB auch für die Anwendung auf kleineren, leichteren und günstigeren Robotersystemen attraktiv wird. Diese Systeme verfügen meist über eine hohe Absolut- und Wiederholgenauigkeit in Bezug auf die definierte Zielposition. Jedoch treten auf der Bahn zwischen Start- und Zielpunkt meist Abweichungen von der Ziel-Bahn auf, die für die Lasermaterialbearbeitung unzulässig sind. Um den besonderen Anforderungen und Randbedingungen der Laserprozesse gerecht zu werden und das Potential kleinerer und leichterer Robotersysteme wirklich nutzen zu können, werden in der Gruppe Digital Photonic Production unterschiedliche Methoden zur optimierten Bahnplanung untersucht und entwickelt. Ziel ist es dabei hauptsächlich die Abweichungen von der Ziel-Bahn über die gesamte Bewegung zu minimieren. Dafür wird werden verschiedene Optimierungsansätze untersucht, wie beispielsweise Ruck-optimierte Bahnplanung, um damit auftretende Schwingungen zu minimieren. Darüber hinaus können für die Laserbearbeitung spezifische Randbedingungen wie die prozess-integrierte Anpassung der Laserleistung oder Verkippung des Laserstrahls aus dem Lot für die Optimierung genutzt werden.

Forschungsschwerpunkte

  • Ermittlung notwendiger Bahngenauigkeiten für Prozesse der Lasermaterialbearbeitung
  • Modellierung der Kinematik und Dynamik der Robotersysteme
  • Evaluierung verschiedener Bahnplanungsalgorithmen
  • Entwicklung von Optimierungskriterien für möglichst präzise Laserprozessbahnen