Laserschweißen

„Der neue Laser ist der erste seiner Art“

SCOPE: Herr Dr. Zaske, die Markteinführung eines neuen Lasers, der keine Leistungssteigerung vorweisen kann, ist ja eher ungewöhnlich?

Sebastian Zaske, Produktmanager bei Trumpf für die TruDisk Serie.

Dr. Sebastian Zaske: Das stimmt. Seit 2006 konnten wir die Leistung unserer Scheibenlaser kontinuierlich von damals zwei auf sechs Kilowatt pro Scheibe im Jahr 2012 steigern. Aber wir haben erkannt, dass eine weitere Leistungssteigerung für viele unserer Kunden momentan nicht im Fokus steht. Für die meisten Anwendungen sind sechs Kilowatt völlig ausreichend. Also haben wir uns bei der Entwicklung des neuen TruDisk Scheibenlasers auf andere Dinge konzentriert.

SCOPE: Worauf zum Beispiel?

Zaske: Zunächst einmal haben wir den neuen TruDisk noch kompakter gemacht. Er benötigt nur noch 0,85 Quadratmeter Aufstellfläche, hat gegenüber dem Vorgänger also einen um 50 Prozent kleineren Footprint. Um das zu erreichen, war es notwendig, viele Komponenten zu überarbeiten und neu zu designen. Für den Kunden ändert sich allerdings nichts. Beispielsweise sind alle Komponenten für den Maschinenbediener nach wie vor optimal zugänglich. Einschneidende Verbesserungen sind uns auch bei der Leistungselektronik gelungen: Die Stromversorgung der Dioden beispielsweise ist jetzt 40 Prozent kleiner, bringt aber trotzdem 30 Prozent mehr Leistung.

SCOPE: Ist Ihren Kunden die kleinere Aufstellfläche denn so wichtig?

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Zaske: Es ist ein kontrovers diskutiertes Thema. Für unsere japanischen Kunden etwa ist ein kompaktes System sicher wichtiger als für die, deren Produktion in Großflächenländern angesiedelt ist. Aber in der Serienfertigung, beispielsweise dem Automobilbau, in der mehrere Scheibenlaser an einer Linie eingesetzt werden, lässt sich das Einsparpotenzial, das der geringere Platzbedarf bringt, durchaus in harten Zahlen ausdrücken. Auch deutsche Automobilbauer unternehmen teilweise große Anstrengungen, um in ihren Werken einige Quadratmeter einzusparen.

SCOPE: Wenn wir bei Zahlen sind: Wie sieht es denn mit dem Energieverbrauch aus?

Zaske: Der neue TruDisk hat einen um fünf Prozent höheren Wirkungsgrad als das Vorgängermodell und verfügt natürlich über das bewährte Energy Save Concept. Das sind unterschiedliche Energiesparmodi für kurze Unterbrechungen zwischen zwei Prozessschritten, Pausen bei Umrüstarbeiten oder längeren Pausen bei einer Produktionsunterbrechung. Hinzu kommt etwas ganz Neues: Es gibt jetzt die Möglichkeit, die Energieversorgung für die Pumpdioden auch bei ganz kurzen Arbeitspausen innerhalb von 100 Mikrosekunden komplett abzuschalten. Und genauso schnell bringt der Laser nach der Unterbrechung wieder die volle Leistung. Das spart etwa bei Schweißanwendungen, wo in gewissen Abständen viele kleine Schweißnähte gesetzt werden, oder beim Ausschalten des Lasers beim Ein- und Ausführen von Bauteilen enorme Mengen Energie.

SCOPE: Das sind in der Tat Verbesserungen, aber auch nicht gerade ein Durchbruch, oder? Warum sollten Kunden denn in einen neuen TruDisk investieren?

Zaske: Ganz einfach: Der neue Laser ist der erste seiner Art, der hardwareseitig künftige Industrie-4.0-Services voll unterstützt. Das heißt, er ist schon jetzt auf die Herausforderungen der vernetzten Fertigung vorbereitet. Dazu haben wir den neuen TruDisk mit über 30 Sensoren ausgestattet, die alle wichtigen Parameter im Laser überwachen. Diese Datensammlung unterstützt zukünftige Trumpf-Services wie Condition Monitoring und ist mittelfristig die Voraussetzung für die sogenannte Predictive Maintenance, die vorausschauende Wartung.

SCOPE: Wie kommen Sie an die Daten und welche Vorteile ergeben sich für den Kunden?

Zaske: Mit den Daten aus der Sensorüberwachung machen wir einen großen Schritt in Richtung Datenanalysen.  So kann zum Beispiel der Kunde selbst Daten in Cockpits analysieren oder diese Daten auch durch den Trumpf-Service analysieren lassen – vorausgesetzt, der Kunde gibt sein Einverständnis, die ermittelten Daten auszulesen. Zum Thema Datensicherheit haben wir jüngst einzigartige technische Konzepte entwickelt, die auch größere Kunden mit eigenen IT-Abteilungen für vertrauenswürdig ansehen. Die Firma Daimler hat uns dafür jüngst für unsere Zusammenarbeit beim Thema Condition Based Services mit dem Supplier Award ausgezeichnet. Technisch realisiert wird dies durch ein in Zusammenarbeit mit der Trumpf-Tochter Axoom entwickeltes Konzept, mit dem er seine Laser an die Trumpf-Infrastruktur anbinden kann. Das ist nicht nur sicher, sondern auch transparent: Der Kunde sieht jederzeit, welche Daten vom Laser an uns übermittelt werden. Anhand dieser Informationen können wir Fehlerursachen ermitteln – beispielsweise, warum ein Laser zu heiß wird. Das kann nämlich außer an der Komponente selbst auch an Prozesseinstellungen oder Umgebungsbedingungen liegen. Wir können aber auch voraussagen, wann ein Teil voraussichtlich ausgetauscht werden muss, um unvorhergesehene Stillstände zu vermeiden.

SCOPE: Was waren die Herausforderungen bei der Entwicklung der neuen Strahlquelle?

Zaske: Unter anderem die Synchronisation der Zeitstempel in den Sensoren, die wir für die I4.0-Fähigkeit künftig zwingend brauchen. Das möchte ich kurz erklären: Meldet ein Sensor Messdaten, wird der exakte Zeitpunkt der Messung in einem Zeitstempel abgespeichert. So weit, so gut. Es gibt aber Analysen des Maschinenzustands, für die Sie die Messdaten unterschiedlicher Sensoren miteinander in Bezug setzen müssen, und dazu ist es notwendig, dass alle über einen identischen Zeitstempel verfügen. Ein Beispiel: Die Laserleistung wird bei einem Bearbeitungsprozess sehr genau über den Strom der Pumpdioden geregelt. Wird der Diodenstrom verringert und somit die Laserleistung, muss auch das Messsignal unseres Streulichtsensors kleiner werden. All das passiert in einem intakten System gleichzeitig. Verringert sich der Streulichtwert nicht, kommt eine Fehlermeldung. In einem System, in dem die Zeitstempel der drei Sensoren nicht synchronisiert sind, kann es passieren, dass die Werte zwar korrekt absinken, aber – weil der Zeitstempel des Streulichtsensors quasi ein bisschen nachgeht, der Eindruck entsteht, das Streulicht bleibe über dem erlaubten Wert. Es kommt zu einer Fehlermeldung, obwohl das System korrekt arbeitet. Um das in Zukunft zu vermeiden, synchronisieren sich beim neuen TruDisk alle Sensordaten nach dem sogenannten Precision Time Protocol.

SCOPE: Das klingt ehrlich gesagt ziemlich konventionell.

Zaske: Da gebe ich Ihnen recht – aber nur auf den ersten Blick! Condition Based Monitoring und Predictive Maintenance sind wesentliche Voraussetzungen für Industrie 4.0. Wenn Sie mehrere Maschinen miteinander vernetzen, irgendwann auch unterschiedliche und von verschiedenen Herstellern, dann können angebliche Banalitäten wie soeben beschrieben das ganze Netzwerk durcheinanderbringen. Nur absolut exakte Messdaten stellen den reibungslosen Prozessablauf sicher. Deshalb ist die Synchronisation der Zeitstempel ein auf den ersten Blick unscheinbarer, aber essenzieller Baustein auf dem Weg in die Produktion von morgen.

SCOPE: Zum Schluss noch eine persönliche Frage: Gibt es etwas, das Sie an dem neuen Scheibenlaser einfach nur mögen?

Zaske: Es gibt sehr viele Dinge, die ich an dem Laser mag. Am allermeisten jedoch die kleinen Details. Ein Beispiel: Die Füllstand-Skala am Wassertank ist nicht etwa mit einem Aufkleber versehen, sondern mit einem Blech, auf dem die 100-Prozent-Marke und das Minimum ausgeschnitten sind. Da kann nichts abfallen oder zuschmutzen. Daran sieht man, wie viel Sorgfalt und Leidenschaft wir bei Trumpf in jedes kleine Details reinstecken.

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