mikromal – Sonderforschungsbereich 747 „Mikrokaltumformen“ der Universität Bremen

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Mikrokaltumformen?

Metallbearbeitung mit Licht und Säure: Automatisierung und Qualitätskontrolle

Um kleinste Teile in gewünschter Form herzustellen, kommt ein neues Verfahren zum Einsatz: laserinduktiv-chemisches Ätzen.

Dabei werden Mikrobauteile mit Licht und Säure sehr präzise maschinell bearbeitet. Der Betrieb des Prozesses und das Gewährleisten der Prozessgenauigkeit sowie –stabilität erfolgen mittels einer Software, die ich in diesem Projekt entwickle und teste.

Das laserinduktiv-chemische Ätzverfahren besteht aus hauptsächlich drei Maschinenteilen: Dem Laser zur Erzeugung des Lichts, der Flüssigkeitspumpe für die Versorgung mit der Säure und einem bewegbaren Tisch zur Positionierung des bearbeiteten Werkzeugs. Damit alle Maschinenteile punktgenau in Echtzeit gesteuert werden können, schreibe ich ein computergestütztes Automatisierungsprogramm.

Module des Automatisierungsprogramms

Das Automatisierungsprogramm des laserinduktiv-chemischen Ätzprozesses untergliedert sich anhand der bestehenden Maschinenteile in folgende Module:

  1. Zum Erreichen der benötigten Arbeitstemperatur wird ein Regelkreis für die Laserleistung ausgelegt.
  2. Die Durchflussmenge der Säure erfolgt am eigenen Kontrollmodel zur Beherrschung der Abtragmenge.
  3. Die Positionierung des bearbeiteten Werkzeugs benötigt die Steuerung der mechanischen Bedienteile.

Mit Hilfe dieser Module wird eine automatisierte Produktion möglich, die im Vergleich zum konventionellen, manuellen Betrieb der Anlage bessere Arbeitsergebnisse und schnellere Produktionsgeschwindigkeit liefert.

Qualitätskontrolle über Computersimulation

Eine andere Aufgabe der entwickelten Software ist es, die Qualität des hergestellten Werkzeugs zu sichern. Die entwickelte Software kann die Bearbeitungsergebnisse vor dem Prozessstart vorhersagen. Dafür werden Bearbeitungsschritte über Modelle am Computer simuliert. Außerdem stellt die Software eine Navigation für die Bewegungen des Arbeitspunkts dar, damit der Laser die richtige Position während der Bearbeitung verfolgen kann. Nach dem Bearbeitungsprozess wird das hergestellte Werkzeug mit einem Lasersensor geprüft. Nur die fehlerfrei hergestellten Werkzeuge können in weiteren Mikrokaltumformprozessen eingesetzt werden. Die Messdaten werden auch mit vorhergesagten Ergebnissen verglichen und die Abweichungen werden für die Optimierung der Bearbeitungsprozesse verwendet.

Kontakt

mikromal
SFB747 – Universität Bremen
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28359 Bremen

Phone +49 421 218-58000
Fax + 49 421 218-58063

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