LaserApplikationsZentrum (LAZ)

Invest-BW: Entwicklung einer neuartigen verunreinigungsfreien Elektrolyt-Dosierstation für variable Batteriezelltypen unter Argon-Umgebung mit angepasstem Laserfügeprozess (ElDosBatt)

Projektpartner:

• VAF GmbH
• LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen (LAZ)
• Labor für Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik Hochschule Aalen (LEA)

Projektzeitraum: November 2022 - Oktober 2024

Projektbeschreibung:

Bei derzeitigen Fertigungsprozessen von Batteriezellen wird während der Dosierung ausgelaufenes oder anhaftendes Lithium-Ionen-Elektrolyt verschleppt. Der Elektrolyt setzt sich an den Dosierdüsen
und den Zellbauteilen ab oder tritt über Dichtungen aus. Dies führt bei den nachfolgenden Schweiß und Verschlussprozessen zu erheblichen Problemen sowie zur Emission von giftigen und gefährlichen
Gasen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens ELDosBATT soll deshalb eine neuartige Elektrolyt- Dosierstation mit angepasstem Laserfügeprozess entwickelt werden. Im Fokus steht dabei u. a. ein
hochgenaues Pumpen- und Befüllsystem, mit dem der Elektrolyt weitgehend verschleppungsfrei und unter Reinraumbedingungen dosiert werden kann. Darüber hinaus soll die gesamte
Schweißprozesskette bei Verunreinigungen sowie unter Argon-Atmosphäre analysiert und optimiert werden. Durch die genannten Innovationen soll einerseits die Zellqualität signifikant verbessert sowie
deren Lebensdauer verlängert werden.

Invest-BW Smartes Health-Monitoring von Klebverbindungen durch Dünnschichtsensorik (SmartConn)

Projektpartner: 

• MacroTech GmbH
• Forschungsinstitut für Innovative Oberflächen Hochschule Aalen (FINO)
• Institut für Materialforschung Hochschule Aalen (IMFAA)
• LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen (LAZ)

Projektzeitraum: Dezember 2022 - November 2024 

Projektbeschreibung:

Ziel des Projekts SmartConn ist die Entwicklung eines neuartigen und innovativen Überwachungssys-tems von Klebverbindung bei Hochleistungswerkstoffen wie kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Dadurch soll es möglich werden, die Qualität und Integrität der Adhäsionszone online und dauerhaft zu überwachen, um so Defekte und kritische Ermüdungsschäden frühzeitigen erkennen und verhindern zu können. Der Sensor soll dabei aus einer thermisch aufgedampften, metallischen Schicht bestehen, die mittels Lasertechnologie zu einem komplexen und lastgerechten, individuellen Flächen-Cluster-Sensor strukturiert wird. Basierend auf einer intelligenten Echtzeit-Datenanalyse des Sensor-Clusters soll ein Predictive-Maintenance-Modell entwickelt werden, um Versagensfälle der Klebever-bindung vorhersagen und gänzlich verhindern zu können. Dies ermöglicht eine deutliche Steigerung der Sicherheit sowie Reduzierung von Sicherheitsfaktoren bei der Auslegung von Klebeverbindungen, wodurch Gewicht und Material eingespart werden können. Durch die dauerhafte Überwachung und damit mögliche rechtzeitige Reparatur kann der Lebenszyklus der Produkte bei einem gleichzeitig verringerten Materialeinsatz erhöht werden, wodurch Kosten und Ressourcen deutlich eingespart wer-den können.

InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) Baden-Württemberg: Design und Fertigung von maßgeschneiderten Multimaterial-Komponenten für zukünftige elektrische Maschinen (FutureM)

Projektpartner: 

• Institut für Elektrische Energiewandler (iew) Universität Stuttgart
• Institut für Materialforschung (IMFAA) Hochschule Aalen
• LaserApplikationsZentrum(LAZ)  Hochschule Aalen
• Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) Universität Stuttgart
• Institut für Produktentwicklung (IPEK) Karlsruher Institut für Technologie

Projektzeitraum: Januar 2023 - Dezember 2024 

Projektbeschreibung: 

Effiziente elektrische Maschinen sind Schlüsselkomponenten für die Elektromobilität. Im Projekt FutureM werden durch die Bündelung der Kompetenzen mehrerer Forschungseinrichtungen neue Designfreiheiten im Entwurfs- und Optimierungsprozess elektrischer Maschinen untersucht, welche sich maßgeblich mittels additiver und subtraktiver Fertigungsmethoden durch die gleichzeitige Fertigung unterschiedlicher Aktivmaterialien ergeben können. Die Vision ist dabei eine umfassende Freiheit der Anordnung sämtlicher aktiver Materialien in elektrischen Maschinen. Durch den Wegfall von Restriktionen klassischer Fertigungskonzepte sollen unter anderem die Effizienz gesteigert und der Materialeinsatz optimiert werden.

FH-Kooperativ: Neue Ansätze zur Proteinkonformationsanalytik: Kapillarelektrophorese in Kombination mit Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie und H/D-Austausch gekoppelt durch ein mittels Ultrakurzpuls-Lasertechnologie hergestelltes innovatives Glasventil (ProCEVen)

Projektpartner:

• AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG
• TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH
• FEMTOprint SA
• Institut für Analytische und Bioorganische Chemie Hochschule Aalen
• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen

Projektzeitraum: September 2022 – August 2026

Projektbeschreibung:

Die weltweite COVID-19-Pandemie hat es mehr als verdeutlicht: Eine der wesentlichen Herausforderungen unserer Gesellschaft auf dem Gesundheitssektor stellt die schnelle Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe dar. Insbesondere fehlen in der Analyse antikörperbasierter Wirkstoffe effektive und hochpräzise Systeme. Das interdisziplinär zusammengesetzte Team hat sich das Ziel gesetzt, die Impfstoff- und Medikamentenentwicklung wesentlich zu beschleunigen. Ziel des gemeinsamen Projektes ProCEVen ist dabei die Entwicklung neuartiger Analytiksysteme, um Proteinkonformationen bei der Herstellung biopharmazeutischer Wirkstoffe schneller, effizienter und präziser analysieren zu können. Die mehrdimensionale kapillarelektrophorentische Proteintrennung soll dabei durch ein neuartiges, mit Ultrakurzpulslaser hochpräzise gefertigtes mikrofluidisches Glasventil erzielt werden. Um dies zu erreichen werden die Techniken der direkten Laserablation durch simultane Kurz- und Ultrakurzpulsbearbeitung mit dem laserinduzierten Ätzen zur komplexen Bearbeitung von Glassubstraten kombiniert.

Innovative Projekte: Nachhaltiges Sicherungskonzept in Hochleistungs-Drahtwälzlagern für Computertompographen durch innovative Laserstrukturierungen (SustBearing)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen
• Franke GmbH
• Robot Technology

Projektzeitraum: Juni 2022 - Mai 2024

Projektbeschreibung:

Ziel des Projektes ist die Erforschung nachhaltiger Prozesse auf Laserbasis zur Herstellung von großen Drahtwälzlagern. Durch den Lasereinsatz soll die Betriebsfestigkeit der Großlager gesteigert werden um die wachsenden ökologischen sowie technologischen Ansprüche zu erfüllen, da die etablierte Technologie mittels adhäsivem Fügen an Ihre Grenzen stößt. Die Ziele sind dabei mehrschichtig und umfassen die KI-basierte Identifizierung geeigneter Laserbearbeitungsparameter, die Entwicklung eines Laserprozesses für große Strukturen sowie die Etablierung von Qualitätssicherungsmaßnahmen. Neben den technologischen, methodischen Zielen sollen auch betriebswirtschaftliche Anforderungen erfasst werden und somit frühzeitig Kostensenkungspotenziale identifiziert werden.

ZIM Projekt: Entwicklung eines temperaturgeregelten LPBF-Prozess mit integrierter Bahnplanung, laserbasierter Temperierung und Prozessvalidierung (PYRO-LPBF)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen (LAZ)
• Sensortherm GmbH
• SCANLAB GmbH

Projektzeitraum: September 2022 - August 2024

Projektbeschreibung:

Die pulverbettbasierte additive Fertigung bietet Potential zur individuellen und schnellen Fertigung von komplexen Prototypen/Kleinserien. Ein Hemmnis zur breiten Anwendung ist die Komplexität des Prozesses, das erforderliche Prozess-Know-How der Mitarbeiter sowie die Anfälligkeit auf interne/externe Einflüsse. Dies hat zur Folge das der Temperaturhaushalt im Mikroschweißprozess destabilisiert wird, wodurch bauteilabhängig stochastisch oder wiederholt Fehlstellen (Poren u. Risse) resultieren. Zur Sicherstellung der Qualität erfolgt meist eine kosten-intensive 100% Kontrolle. Das Ziel in diesem Projekt ist die Entwicklung einer temperaturgesteuerten Prozess-regelung mittels Pyrometrie, um die Temperatur im Mikroschweißprozess konstant zu halten. Hierzu werden Komponenten für das Pyrometer, den Strahlengang und der 3D-Scannereinheit zur Steigerung der Signallintenstität ebenso entwickelt wie Regler für den hochdynamischen LPBF-Mikroschweißprozess, neuartige Schraffurstrategien sowie eine integrierte schichtweise automatische Parameteroptimierung.

ZIM Projekt: Entwicklung eines Laserpolierprozesses für flammgespritzte Korrosions- und Verschleißschutzschichten (LaVetS)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen (LAZ)
• Rybak + Hofmann rhv-Technik GmbH

Projektzeitraum: August 2022 - Juli 2024

Projektbeschreibung:

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen und innovativen Laserpolierprozesses als Nachbearbeitung von thermischen Spritzbeschichtungen. Als Ergebnis des Projekts sollen sichere Laserpolierprozesse für die Beschichtungsmaterialien Edelstahl, Nickelbasislegierungen und Chromoxid zur Verfügung stehen, wobei die Beschichtungsverfahren selbst anhand der Anforderungen des Laserpolierens weiter entwickelt werden. Darüber hinaus werden im Projekt die technischen Vorrichtungen für die wirtschaftliche und prozesssichere Anwendung des Verfahrens entwickelt, aufgebaut und entlang der Prozessentwicklung weiter optimiert.

DFG - Neue Geräte für die Forschung: Genaue, flexible und modulare 6dimensionale additive Fertigungsplattform mit individueller in-situ Analyse (6D-AF2)

Projektpartner:

• Zentrum für Optische Technologien (ZOT) Hochschule Aalen
• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen

Projektzeitraum: August 2020 - Dezember 2023

Projektbeschreibung:

Es soll eine für Forschergruppen frei zugängliche 6dimensionale (3 Raum- und 3 Winkelrichtungen) additive Fertigungsplattform entwickelt werden. Dabei sollen während der Bauphase eine individuelle Strukturierung und eine individuelle Analyse der Probe möglich sein. Das Projekt soll dabei durch die Zusammenarbeit von drei Forschergruppen umgesetzt werden.

BMWI- Strukturierte Anoden für verbesserte Schnellladefähigkeit und Steigerung der Energiedichte von Lithium-Ionenbatterien (Structure-E)

Projektpartner:

• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
• Frauenhover Gesellschaft
• Math2Market GmbH
• Porsche AG
• PreciPoint GmbH
• SGL Carbon GmbH
• Trumpf Laser GmbH
• Volkswagen AG
• Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung BW

Projektlaufzeit: Mai 2019 - Oktober 2022

Projektbeschreibung:

Zur Steigerung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien werden hochkapazitive Elektroden mit hoher Schichtdicke entwickelt. Derartige Elektroden zeigen ein schlechtes Schnellladeverhalten und reduzierte Zyklenstabilität. Das Projekt möchte einen Beitrag zur Auflösung dieses Zielkonflikts leisten. Die Arbeiten konzentrieren sich auf die Anode, da diese als limitierend betrachtet wird. Hierzu werden drei Ansätze zur Strukturierung und Oberflächenmodifikation erforscht:

• Gradierung

• Laserstrukturierung

• Mikroprägen

Die Ansätze werden im Labormaßstab erforscht und bewertet. Parallel dazu werden Algorithmen entwickelt, die es erlauben vorteilhafte Elektrodenstrukturen vorauszusagen und die

Hauptalterungsmechanismen SEI-Bildung und Lithium-Plating gekoppelt zu beschrieben. Daneben wird ein lichtmikroskopisches Verfahren entwickelt mit dem es möglich ist, den Lade- und Entladevorgang In-situ zu verfolgen und Alterungsmodelle zu validieren.

InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) Baden-Württemberg: Optimierte Herstellung anforderungsgerechter weichmagnetischer Komponenten für E-Maschinen durch Kombination ADDitiver und SUBtraktiver Laserprozesse (ADDSUB)

Beteiligte Institute:

• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen
• Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) Universität Stuttgart
• Institut für Produktionstechnik (wbk) Karlsruher Institut für Technologie

Projektzeitraum:

Juli 2021 – Dezember 2022

Projektbeschreibung:

Zur Steigerung der weichmagnetischen Eigenschaften durch Reduktion von Ummagnetisierungsverlusten sollen additive und subtraktive Verfahren zur Herstellung von innenliegenden Strukturen in additiv gefertigten Statorkomponenten einer Transversalflussmaschine kombiniert eingesetzt werden. Dies soll im Projekt u.a. dadurch erreicht werden, indem während dem additiven Aufbauprozess, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Materialschichten, elektrisch isolierende hochpräzise Mikroholstrukturen durch einen geregelten Abtragprozess unter Verwendung ultrakurzer Laserpulse in die weichmagnetischen Bauteile eingebracht werden.

ZIM Projekt: Entwicklung neuer Schweißstrategien zur Unterdrückung von Heißrissen für endliche Schweißverbindungen durch eine laserbasierte prozessintegrierte Temperierung und hochfrequentes mehrlagiges Wiederaufschmelzen mittels Scanneroptik (LasAlu)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen (LAZ)
• Straka 3D GmbH

Projektzeitraum: November 2020 - Dezember 2022

Projektbeschreibung:

Aushärtbare Aluminiumlegierungen bieten neue Leichtbau-Möglichkeiten im Fahrzeug-, Gehäusebau und anderer Konstruktionen, da höhere materialspezifische Eigenschaften bei geringen Blechstärken realisiert werden können. Das Laserschweißen dieser Aluminiumlegierungen führt zu kritischen Heißrissen, die bislang durch das langsame Zulegieren eines Zusatzdraht unterdrückt werden können, was besonders bei Tiefschweißnähten nicht zuverlässig funktioniert.
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines neuen hochdynamischen Laserschweißverfahrens ohne Zusatzdraht, um die Entstehung von Heißrissen bei Blechpaketdicken > 1,5 mm zu verhindern. Dazu wird der Laserstrahl und dessen Bewegung durch eine laserbasierte prozessintegrierte Temperierung (LPT) und/oder hochfrequentes mehrlagiges Wiederaufschmelzen (HMW) so moduliert, dass die Kristallisationsprozesse in der Schweißzone gezielt manipuliert und optimiert werden. Hier werden individuelle Strategien des neuen LPT-/HMW-Verfahrens für endliche und endlose Schweißnahtgeometrien sowie für unterschiedliche Fügestellengeometrien entwickelt, um einfache und komplexe Bauteile mit dem neuen flexibel anpassungsfähigen Laserschweißverfahren zu fügen.

ZIM Netzwerkprojekt: CAM Software für das flächige 3D-Laserpolieren von Freiform-Geometrien (3D-LaPol)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen
• CAM-Service GmbH

Projektzeitraum: März 2020 - Februar 2022

Projektbeschreibung:

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Softwarelösung zur offline CAM-gestützten Programmierung von 3D-Laserscanner und 6-Achs-Roboter zur individuellen laserbasierten flächigen Oberflächenbearbeitung an großräumigen Bauteilen mit komplexer 3D-Kontur. Hierzu werden im Rahmen des Projektes Algorithmen für die 3D-Segmentierung, der Erstellung von 3D Schraffuren und der Roboterbahngenerierung entwickelt. Parallel werden dazu Untersuchungen zur Prozessparameterenwicklung für entsprechende segmentierte Schraffurbearbeitungen entwickelt und Prozessgrenzen in als Berechnungsgrenzen in das CAM System eingearbeitet.

ZIM Netzwerkprojekt: Hybride Laser-Feinschneidtechnologie zur Fertigung hochdynamisch belasteter Bauteile aus verschiedenen Materialien (LaserFee)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen
• RPM Rüster Technologie GmbH

Projektzeitraum: Januar 2020 - Dezember 2021

Projektbeschreibung:

Ziel dieses Projektes ist es, ein Verfahren zur Herstellung von hochdynamisch belasteten Bauteilen durch die Synthese von Feinschneid- und Lasertechnologien zu entwickeln, so dass das fertige Bauteil lokal in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt werden kann. Hierfür wird eine Ausgleichseinheit zum berührungslosen, hochpräzisen Positionieren und ein laserbasierter Härte- und Fügeprozess von martensititsch aushärtbaren Vergütungsstählen entwickelt. Hierbei stellt die Entwicklung von laserbasierten geregelten Temperierungsstrategien zur gezielten Härteeinstellung der Fügeverbindung ein Kernaspekt des Projektes dar

Vector Stiftung – MINT-Innovationen 2018: Laserbasierter 3D-Druck von Festkörperbatterien (AddBatt)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen
• Institut für Materialforschung (IMFAA) Hochschule Aalen
  

Projektzeitraum: Dezember 2018 – Januar 2021

Projektbeschreibung:

Auf der Suche nach Akkumulatoren mit höherer Energiedichte und Sicherheit gelten Festkörperbatterien als vielversprechende Zukunftskandidaten. Neben der Entwicklung geeigneter Materialien sind geeignete Fertigungstechnologien von zentraler Bedeutung. Im Projekt „AddBatt“ soll die prinzipielle Machbarkeit des laserbasierten 3D-Druckens solcher Batterien erforscht werden. Durch diesen Ansatz sollen in erster Linie die Grenzflächeneigenschaften, d.h. Leitfähigkeit und mechanische Stabilität zwischen Feststoffseparator und Feststoffkathode sowie innerhalb der Kathode verbessert – und damit ein Beitrag zur Lösung einer grundlegenden Problematik geleistet werden. Zudem bietet das 3D-Lasersintern das Potenzial, Batterien mit flexibler Geometrie – auch in kleinen Stückzahlen – darzustellen, um spezifische Bauraumanforderungen, z.B. für Aktoren in Industrie 4.0-Applikationen, oder auch komplett gedruckte Bauteile inklusive Batterie, z.B. für mikroelektromechanische Systeme oder medizinische Implantate, realisieren zu können.

ZIM Netzwerkprojekt: Entwicklung von innovativen Multikanal-Drehdurchführungen mit LMD-Beschichtungen für anspruchsvolle Anwendungen (LMD-DrehDuFü)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen
• Christian Maier GmbH & Co. KG

Projektzeitraum: April 2019 - Dez 2020

Projektbeschreibung:

Ziel des Projekts ist es, eine neue innovative und sehr kompakte Mehrkanaldrehdurchführung für Anwendungen mit Bauraumeinschränkungen zu entwickeln. Durch die innovative kurze Bauform, ermöglicht wiederum durch eine neue innovative Gleitscheibendichtung, können mehr Kanäle auf die Länge umgesetzt werden. Das Ganze wird wesentlich einfacher zu montieren und darüber hinaus werden höhere Drehzahlen ermöglicht. Dies kann jedoch nur umgesetzt werden, indem in der Entwicklung ein neues effizientes und wirtschaftliches Verfahren zur Beschichtung von Drehdurchführungs-Dichtungen mit funktionalen Oberflächen entwickelt wird. Das Verfahren soll dabei auf Grundlage des LMD-Beschichtens basieren, sowie durch eine UKPL-Bearbeitung funktionalisiert werden.

BW-Stiftung: Additiv gefertigte Weichmagnet-Bauteile aus geschichteten Strukturen für effiziente Elektromotoren (AddLAS)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen (LAZ)
• Institut für Materialforschung Hochschule Aalen (IMFAA)

Projektzeitraum: Mai 2017 - April 2020

Projektbeschreibung:

Effiziente Elektromotoren erfordern weichmagnetische Materialien mit höchster Induktion und geringsten Verlusten. Für hochdrehende Traktionsmotoren in Elektrofahrzeugen kommen heutige Magnetwerkstoffe wegen ihrer Verluste jedoch schnell an ihre Grenzen. Funktional besser geeignete Materialien mit höherem spezifischem elektrischem Widerstand werden wegen der schwierigen Verarbeitbarkeit nicht eingesetzt. Hier bieten innovative Fertigungsverfahren wie pulverbettbasiertes (selektives) Laserschmelzen (SLM – 3D-Druck) eine echte Chance, um Weichmagnete mit optimierten Eigenschaften unter gleichzeitiger Ausnutzung von Komponentenstrukturen direkt in maßge­schneiderte Komponenten für effiziente Elektromotoren zu fertigen. Im Projekt „AddLAS“ wird ausgehend von einem eigenentwickelten Konzept eine automatisierte Prozesskammer als Geräteprototyp aufgebaut. Sie soll zukünftig auch die additive Fertigung von passgenauen Heterostrukturen aus mehreren Materialien ermöglichen. Die neuen additiv gefertigten Werkstoffe werden in ersten Komponenten-Prototypen getestet.

DFG - Neue Geräte für die Forschung: Genaue, flexible und modulare 6dimensionale additive Fertigungsplattform mit individueller in-situ Analyse (6D-AF)

Projektpartner:

• Zentrum für Optische Technologien (ZOT) Hochschule Aalen
• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen

Projektzeitraum: Juni 2017 - Mai 2020

Projektbeschreibung:

Es soll eine für Forschergruppen frei zugängliche 6dimensionale (3 Raum- und 3 Winkelrichtungen) additive Fertigungsplattform entwickelt werden. Dabei sollen während der Bauphase eine individuelle Strukturierung und eine individuelle Analyse der Probe möglich sein. Das Projekt soll dabei durch die Zusammenarbeit von drei Forschergruppen umgesetzt werden.

ZIM Netzwerkprojekt: Entwicklung eines Diamantwerkzeuges in Form eines Schaftfräsers mit Innovativer Spanform- und Spanleitgeometrie für duktile und schmierende Werkstoffe, sowie ei-nes Simulationstools zur Prozessoptimierung bei der Entwicklung (DIATOOLS)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen
• Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH 

Projektzeitraum: Juni 2017 - Oktober 2019

Projektbeschreibung:

Ziel dieser Entwicklung ist es, ein neues effizientes und wirtschaftli-ches Zerspanwerkzeug in Form eines Schaftfräsers mit maßge-schneiderter Diamantschneidengeometrie für die Trockenzerspanung von duktilen Werkstoffen zu entwickeln. Des Weiteren soll die Entwicklung dazu führen, ein Simulationstool zu erzeugen, mit dem schnell und effizient Werkzeuge mit neuartigen Geometrien simuliert und auf Funktionalität geprüft werden können. Das neuartige Werkzeug soll sich speziell für die Trockenbearbeitung von schwer zerspanbaren, duktilen und schmierenden Werkstoffe wie z.B. bleifreie Kupferlegierungen oder Weichaluminiumlegierungen eignen.

ZIM Kooperationsprojekt: Flexible, energieeffiziente Automatisierungslösung zur Herstellung variantenreicher 3D-Fügeverbindungen für dynamisch, thermisch und korrosiv belastete Bauteile durch ein neuartiges Verfahren des Hochtemperatur-Kapillarspaltlötens mit Laser (enAbLe)

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum (LAZ) Hochschule Aalen
• conntronic Prozess-und Automatisierungstechnik GmbH

Projektzeitraum: August 2017 - Juli 2019

Projektbeschreibung:

Die angestrebte Automatisierungslösung des HTKS-Lötens basiert auf dem neuartigen Lösungsansatz der Wärmeeinbringung mittels Laser. Die Laserbearbeitung ermöglicht lokal stark eingeschränkte Wärmeeinflusszonen im Werkstück, bei der die berührungslose Strahlführung eine programmierbare, flächige Wärmeinbringung direkt an der Lötstelle ermöglicht. Dadurch wird der Verzug im Vergleich zu anderen thermischen Verfahren minimiert und ein aufwendiges Nacharbeiten oder die Notwendigkeit eines speziellen Werkzeuges als Induktor entfällt (werkzeuglose Bearbeitung). Insbesondere bei variantenreichen Bauteilen kann dadurch flexibel und schnell die Lage oder die Größe der
zu erwärmenden Oberfläche mit angepasster Strahlführung ohne Werkzeug und damit ohne Werkzeugänderung eingestellt werden. Weiterhin können unterschiedliche Baugruppen in einer flexiblen Vorrichtung mit der Lasertechnologie gelötet werden. Das HTKS-Löten mit dem Laserstrahl ermöglicht daher speziell kleinen mittelständischen Unternehmen den Zugang zu diesem Produktionsverfahren, da die neue automatisierte Anlagentechnologie einfach und schnell (vergleichbar einem CNC-Bearbeitungszentren) für die Fertigung unterschiedlichster Produkte bis hin zu kleinsten Stückzahlen eingesetzt werden kann. Hoher Aufwand für Werkzeuge (z.B. Induktoren) oder die Wärmeerzeugung
(Ofen) entfallen bei dem neuen Verfahren.

ZIM Kooperationsprojekt: Entwicklung eines Gesamtsystems zum Laserpolieren von Aluminium-Druckgussteilen mit online Kamera-Analyse und -Steuerung

Projektpartner:

• LaserApplikationsZentrum Hochschule Aalen
• hema electronic GmbH
• F.Scholz GmbH

Projektzeitraum: März 2015 - Februar 2017

Projektbeschreibung:

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Gesamtsystems zum Laserstrahlpolieren von Aluminiumoberflächen, vorzugsweise von industrienahen Druckgussteilen, bei gleichzeitiger kamerabasierter Prozessüberwachung und Qualitätssicherung. Mit dem Ziel hoher Flächenraten soll im Gegensatz zu bekannten Laserpolierstrategien mit einem cw-Hochleistungslaser gearbeitet werden. Dazu sind neue Ansätze bei Polierstrategie und Parameterkombination zu entwickeln. Die Kombination Aluminium und Laser Oberflächenbearbeitung ergibt ganz neue Anforderungen an ein Kamerasystem, da z. B. die Wärmestrahlung des erstarrenden AL bisher nicht sichtbar ist. Die von dem Kamerasystem gelieferten Daten sind mit den Oberflächeneigenschaften zu korrelieren. Um Fehlerquellen, die durch die Bildanalyse erkennbar werden, zu beheben, müssen geeignete Fehlerbeseitigungsstrategien entwickelt werden.

BW-Stiftung: Entwicklung von Laser-Bearbeitungsverfahren für den Verbundwerkstoff Hohlkugelstrukturen – LASERHKS 

Projektzeitraum: Oktober 2010 - Januar 2014

Projektbeschreibung:

Für den Verbundwerkstoff metallische Hohlkugelstrukturen wurden Laser-Bearbeitungsverfahren entwickelt. Für das Schneiden, das Schweißen und das Bohren wurden geeignete Simulationsmodelle erstellt, die experimentellen Untersuchungen wurden an einem CO2-Laser durchgeführt.

http://photonicsbw.de/fileadmin/files/photonicsbw/Daten/PDF/Forschungsergebnisse_Abstracts/LaserHKS.pdf