RobReLas

Das automatisierte Generieren und Rekonditionieren stellt den Stand der Technik in der Industrie dar. Das Generieren und Rekonditionieren kennzeichnet in diesem Zusammenhang Verfahren der Fügetechnik zur automatisierten Herstellung von endkonturnahen Komponenten bzw. zur automatisierten Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit von Komponenten durch globale oder lokale Reparaturstrategien mit Hilfe der Füge- und Beschichtungstechnologie.

Das fügetechnische Generieren und Rekonditionieren von Komponenten aus den Bereichen des allgemeinen Maschinenbaus, der Luftfahrt und der Medizintechnik, kennzeichnet eine ressourcenschonende und energieeffiziente Fertigung. Die generative Fertigung bietet zudem gegenüber der konventionellen Fertigung wirtschaftliche Vorteile, insbesondere wenn es sich um die Herstellung von Prototypen handelt. Die lokale Rekonditionierung stellt weiterhin ein Reparaturverfahren dar, mit dem die Lebensdauer einer Komponente oder einer Anlage nach einer Beschädigung verlängert und so die Nachhaltigkeit verbessert werden kann.

Gerade in Zeiten der Globalisierung gilt es, durch innovative Verfahren in der Reparaturschweißung den Kundenanforderungen gerecht zu werden. Dabei werden die Anforderungen an die Reparaturverfahren in technische und wirtschaftliche Faktoren differenziert, wobei das letztere immer mehr dominiert. Durch die Optimierung von Arbeitsabläufen sowie durch die Automatisierung von Prozessen wird versucht, diesen Anforderungen gerecht zu werden. Das Laserauftragschweißen stellt hier eine Alternative zu den konventionellen Reparaturmethoden dar und bietet gleichzeitig Vorteile hinsichtlich der Zugänglichkeit, Verzug und Qualität. Weiterhin hat dieses Verfahren ein hohes Potential für die Automatisierung.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens RobReLas wird an der HAW-Hamburg am Institut für Werkstoffkunde und Schweißtechnik (IWS) ein roboterbasierter, automasisierter Prozess (3D-Druckprozess) für die Rekonditionierung von dünnwandigen Komponenten mittels Laserauftragschweißen entwickelt.

Gefördert wird dieses Projekt durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) sowie durch die Freie und Hansestadt Hamburg.

Die Besonderheit des Projektes besteht in der Ausarbeitung einer Methodik, um dünnwandige Komponenten mit einem herkömmlichen Industrieroboter in Kombination mit einem kostengünstigen Laserscanner-System ohne den Einsatz zusätzlicher Software automatisiert und reproduzierbar zu rekonditionieren.

Das zu realisierende Vorgehen ist in Abbildung 1 dargestellt.

Die automatisierte Rekonditionierung startet mit dem Scannen der Bauteiloberfläche. Alle Punkte im Scanstrahl werden aufgezeichnet. In der Abbildung 1 ist der Scanstrahl über einem Bauteil dargestellt. Die relevanten Punkte des Scanprofils sind in der mittleren Abbildung des Scans einer Ebene verdeutlicht. Diese gelb markierten Punkte entsprechen dem relevanten Bereich des Scanstrahls, gem. Abbildung 2, rechts.

Der Scanner ermittelt eine Punktewolke, die so gefiltert wird, dass die relevanten Kantenpunkte übrig bleiben. Als Kriterium wurden die z-Koordinaten der Punkte herangezogen und die Punkte mit einer bestimmten Abweichung eliminiert werden. Die Filterkriterien wurden experimentell ermittelt. Aus den gefilterten Werten wird anschließend eine mathematisch definierte Ebene erstellt, die der zu rekonditionierenden Ebene entspricht.