Neuartige Laser-Materialbearbeitungsprozesse reizen die dynamischen Fähigkeiten heutiger Galvanometer-Laserscanner vollständig aus. Das Projekt hatte zum Ziel, mögliche Dynamiksteigerungen von Scannersystemen durch den Einsatz modellbasierter Regelungsansätze zu erforschen und diese in Form eines Funktionsmodells umzusetzen.
Scannersysteme werden für die flexible Strahlführung in der Lasertechnik eingesetzt und sind vornehmlich galvanometrisch angetrieben. Sie haben im Bereich der Materialbearbeitung wesentlich zur Steigerung der Produktivität vieler etablierter Prozesse beigetragen und waren gleichzeitig Voraussetzung für die Entwicklung neuer Verfahren, wie z. B. das Laserstrahlschweißen mit überlagerter Strahloszillation. Vor allem die stetige Steigerung der dynamischen Performance von Laserscannern war dabei Treiber der Verfahrensentwicklung. Die Prozessanforderungen übersteigen jedoch in manchen Fällen die dynamischen Möglichkeiten verfügbarer Laserscannersysteme.
rechts: Links: Schnittkontur mit bisherigem Regler, rechts: Schnittkontur mit DynaMoRe-Regler (Quelle: Technische Universität München, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb))
Das Forschungsprojekt „DynaMoRe“ adressierte diese Herausforderung und hatte zum Ziel, mögliche Dynamiksteigerungen von Scannersystemen durch den Einsatz modellbasierter Regelungsansätze zu erforschen. Hierdurch sollte eine vollständige dynamische Auslastung der Einzelkomponenten erreicht werden, ohne diese zu überlasten. Mithilfe eines Demonstrators sollten zudem wegweisende Erkenntnisse über die Eignung des Regelungsverfahrens selbst und einen geeigneten modularen Modellaufbau gewonnen werden.
Zur Umsetzung des neuen Regelungsgesetzes wurde zunächst der Antriebsstrang eines Galvanometer-Scanners elektro-mechanisch modelliert. Im Rahmen der Modellierung wurde eine modularisierte Betrachtung der Einzelkomponenten durchgeführt. Auf Basis des Laserscanner-Modells wurde ein Regler entworfen, der eine vollständige dynamische Auslastung des Scannersystems ermöglicht und gleichzeitig Funktionen zur Überwachung seines Zustands bietet. Anhand eines Demonstrationsbeispiels aus dem Bereich des Remote-Laserabtragsschneidens konnte die Dynamiksteigerung nachgewiesen werden.
