Ein Quantensprung in der Kalibrierungstechnik von Lasern
Laser sind aus der modernen Fertigung heutzutage nicht mehr wegzudenken. Sie bieten unersetzliche Dienste bei der Materialbearbeitung zum Reinigen, Schweißen, Schneiden, Strukturieren, Markieren und vieles mehr. Eine der größten Anforderungen bei der Integration der Laserbearbeitung in einem Fertigungsprozess besteht darin, gleichzeitig hohe Präzision und einen hohen Durchsatz zu ermöglichen. Dies gelingt durch eine Reihe von Systemkomponenten wie z.B. optisch arbeitende Laserstrahl-Ablenkeinheiten. Eine Voraussetzung, damit Maschine und Laser Hand in Hand arbeiten, und ihren „Job“ perfekt umsetzen können, ist die Erzeugung des sogenannten „Scan Fields“. Dieses virtuelle „Scan-Field“ muss auf dem Werkstückträger der Maschine ein möglichst perfektes Laser-Prozessfeld abbilden.
Jede Ablenkeinheit kann ein solches, abhängig von der eingesetzten Optik, F-Theta-Linse oder Vorfokussierung, erzeugen. Damit nun das virtuelle „Scan-Field“ der Ablenkeinheit sich tatsächlich auch mit dem Laser-Prozessfeld in der Maschine an möglichst jedem Punkt deckt, sollte das „Scan-Field“ kalibriert werden. Dies erfolgt üblicherweise mit einer digitalen Korrekturdatei, die von der Lasersoftware ausgelesen wird. Aufgrund von Toleranzen in der Optik, kann es jedoch, bei Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an die Positionsgenauigkeit, notwendig werden, manuell zu messen. Das geschieht unter Zuhilfenahme von beschichteten, Laserlicht-empfindlichen Platten für Kalibriermarkierungen. Die Vermessung erfolgt hier analog mit einem Lupenlineal. Bei der Kalibrierung des „Scan-Fields“ in der Laserablenkeinheit in der Maschine muss nun das Kalibriermuster Linie für Linie zum Zentrum und zueinander vermessen und alle Koordinaten in den Editor der Kalibrierdatei manuell eingetragen werden.
„Die bestmögliche Genauigkeit, die man manuell mit einem Lupenlineal erreichen kann, liegt bei ca. ± 50µm“, betont Wolfgang Lehmann, Produktmanager bei RAYLASE, und fährt fort. „In der Additiven Fertigung möchte man absolute Genauigkeiten von wenigen Mikrometern erreichen. Dies ist mit dieser Art der manuellen Kalibrierung nicht möglich. Man muss deshalb viele Versuche durchführen, um herauszufinden, welche Position eingestellt werden sollte, damit das gewünschte Resultat tatsächlich erreicht werden kann, und das kostet oft immens Zeit und bindet Fachpersonal.“ Daher bietet der digitale Scan-Field-Calibrator (SFC) von RAYLASE genau für dieses Problem eine perfekte Lösung.
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