RoboSens

Dieses Projekt wird von dem Bayerischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst gefördert.

Die Laser-Robotik hat zu einer Revolution in der Produktionstechnik geführt, indem zahlreiche Aufgaben u.a. zum Schneiden oder Schweißen von autonomen CO2-Laserrobotern übernommen wurden. Für wachsende Anforderungen in der 3D-Mikrostrukturierung können solche Laserroboter jedoch nicht eingesetzt werden, da die Fokussierbarkeit eingeschränkt und das Bearbeitungsergebnis durch ausgeprägte Wärmeeinflusszonen gekennzeichnet ist. Demgegenüber revolutioniert die jüngst aufkommende Technologie der Ultrakurzpulslaser (UKP) derzeit die Mikromaterialbearbeitung in der 2D bis 2.5D Bearbeitung, welche durch das Projekt RoboSens auf die großflächige und flexible 3D Bearbeitung ausgeweitet werden soll.

Bislang existieren jedoch keine Lösungen für die dynamische und präzise 3D-Mikrobearbeitung, obwohl der Bedarf insbesondere in den Bereichen der Automobil-, Medizin- und Elektrotechnik, stetig wächst. Exemplifizierend sei an dieser Stelle die 3D-Glasbearbeitung dargestellt, welche in der elektrifizierten Mobilität ein Ziel der Automobilisten ist. Das Dash-Board der Zukunft ist transparent und funktional aus Glas gestaltet, der Aufbau durchgehend und nicht modular. Für die Herstellung von 3D-Form und Funktion existiert bisher keine zufriedenstellende technische Lösung.

Hier stellt die Integration eines UKP-Lasers in einen Industrieroboter einen vielversprechenden Lösungsansatz dar. Durch sogenannte kalte Abtragsprozesse mit dem UKP-Laser werden seit einigen Jahren innovative produktionstechnische Lösungen in der Mikrostrukturierung geschaffen. Die im Vergleich zu CO2-Lasern geringere Wellenlänge reduziert allerdings den Bearbeitungsbereich entlang der Fokussierung. Um bei Laserapplikationen eine gleichbleibende Bearbeitungsqualität zu gewährleisten ist daher die Online Überwachung der Strahl- und Fokuslage sowie des Prozesszustandes notwendig.

Zielsetzung ist die intelligente Prozessüberwachung beim 3D-Lasermikrostrukturieren unter Verwendung eines 6-Achs-Industrieroboters und ultrakurzen Laserpulsen durch Einsatz geeigneter Sensorik und Machine Learning. Hier besteht Forschungsbedarf in der Entwicklung und Erprobung geeigneter Sensorik, Aktorik und Steuerungstechnik für die Robotik, Prozesssensorik und Machine-Learning-Algorithmen, zur Realisierung eines aktiven Strahllageregelungskonzepts und der Quasi-Echtzeit Überwachung von 3D-Lasermikrostrukturierungsprozessen.