(openPR) Die Pulsar Photonics GmbH hat ein Condition Monitoring System (CMS) entwickelt, das neue
Möglichkeiten für die Stabilisierung und Überwachung von Laserprozessen in der Mikroproduktion ermöglicht. Ausgestattet mit Sensoren zur Überwachung von Laser, Maschine und Umwelt steht nun erstmalig ein Komplettsystem, inklusive Datenbank mit einer bedienerfreundlichen Software für die Laser-Mikroproduktion zur Verfügung. Auf der LANE 2016 in Fürth stellten die Experten das Condition
Monitoring System CMS 4.0 der Öffentlichkeit vor.
Der Einsatz von Laserstrahlung als Werkzeug in der Produktion ist industriell etabliert und hat zu einem Wandel geführt, bei dem klassische Fertigungsverfahren durch laserbasierte Prozesse ersetzt werden. In der Mikroproduktion - mit Toleranzanforderungen bis unterhalb 0,01 mm -wirken jedoch Veränderungen der Umwelt und Betriebszustände in den relevanten Toleranzbereich hinein und beeinträchtigen
unmittelbar die Genauigkeit und Stabilität der Prozesse durchgängig durch alle Fertigungsverfahren. Speziell für Laserprozesse in der Mikro-Materialbearbeitung sind derzeit keine entwickelten Sensor-Systeme verfügbar, die eine zeitkoordinierte Datenerfassung optischer Sensoren und Maschinenzustände ermöglichen. Dabei stellt beispielsweise die Zustandsmessung von Laserleistung und Strahlprofil durch optische Sensoren die notwendigen Daten bereit, die zur aktiven Regelung, Fehlerdiagnose, für das Erreichen höherer Prozessfähigkeitsindices, die zustandsorientierte Wartung oder die Dokumentation erforderlich sind.
Als Basis für das CMS 4.0 wird der für die Prozesskopfsteuerung entwickelte System Controller SC-X19 eingesetzt. Das maschinen-integierbare 19“-Einschubgehäuse ist standardmäßig mit PC-/ Kamera-Schnittstellen, einer Spannungsversorgung mit Not-Aus-System sowie Feldbuskomponenten ausgestattet. Das CMS 4.0-Modul ist mit einem ePC ausgestattet, an den die Sensoren angeschlossen werden (T, rH, P, G uvm.) und automatisch erkannt werden. Softwareseitig wird das CMS von einer Datenbank mit GUI zur Datenauswertung unterstützt. Die hinterlegte SQL-Datenbank erlaubt quasisynchrone
Paralleleinträge mit Millisekunden-Auflösung und arbeitet nach dem FIFO-Prinzip mit Zeitstempel. In der Datenbank gespeicherte Durchschnittswerte, Referenzmessungen und Grundeinstellungen können aktiv wieder dem Maschinensystem als Sollwerte übergeben werden.
Neben Datenbank-Lösungen im Firmennetzwerk können auch lokale oder cloudbasierte Installationen realisiert werden. Das Gesamtpaket aus SC-X19, CMS 4.0 und Software stellt damit ein leistungsfähiges Cyber- Physical-System dar, dass im Sinne der Industrie 4.0 die physische Maschinenwelt durch eine modulare
Systemtechnik aus Sensoren und Aktuatoren mit digitalen Softwarefunktionen verbindet.
Damit ergänzt das CMS die Maschinen-Datenerfassung um den wichtigen Baustein der
Umgebungsparameter. Insgesamt werden nachstehende Maschinen und Betriebs-Zustände erfasst:
- Maschinenparameter: Scanner-, Achs-, Kamera- und Kalibriereinstellungen, TCPs
- Umgebungsparameter: Druck, Temperatur, Vibration, Referenzparameter, uvm.
- Laserparameter: Leistung, Strahllage, Strahldurchmesser (Kaustik)
- Job- und Eingabeparameter der Bediener
Nutzenfrage und Funktionsumfang
Die Antwort auf die konkrete Nutzenfrage eines CMS kann über die Betrachtung der Maschinenauslastung und Gesamtbetriebskosten erbracht werden. Voraussetzung ist hier der
professionalisierte Einsatz der Lasermaschine mit (quantitativer) Dokumentation der Rüst-, Neben- und Hauptzeiten.
Ist hingegen eine durchgängige Dokumentation der Produktionsparameter und eine Null-Fehler-
Produktion erforderlich, stellt ein lasergerechtes CMS einen notwendigen qualitativen Qualitätsbaustein der Maschinen-Ausstattung dar.
Der CMS-Funktionsumfang (Nutzen):
- Schneller: automatisches Einrichten und Prüfen des Gesamtsystems
- Genauer: über eventbasierte Qualitätsprüfung
- Wirtschaftlicher: durch eine erhöhte Maschinenverfügbarkeit
- Sicherer: Rückverfolgung und Dokumentation der Produktionsparameter
- Flexibler: durch Reduzierung der Systemkomplexität
