Effiziente, wirtschaftliche und Präzision mit Coherent

Mit der Einführung von SmartSense+ Coherent die Überwachung von Laserbearbeitungsprozessen einfacher und zugänglicher denn je. Dieses Zubehör sorgt für verbesserte Ergebnisse bei der Laserbearbeitung und eine höhere Reproduzierbarkeit und liefert zudem Daten zur Rückverfolgbarkeit und Dokumentation. Letzteres ist insbesondere in den Bereichen medizinisches Gerät, E-Mobilität, Mikroelektronik und anderen Präzision von entscheidender Bedeutung .

SmartSense+ ist ein optomechanisches Zubehörmodul, das optische Detektoren und (optional) akustische Sensoren umfasst und die gesamte erforderliche Elektronik sowie Software für die Datenerfassung und Signalverarbeitung enthält. Es lässt sich problemlos in LasersystemePowerLine Coherent ExactCut, ExactWeld, StarCut, MPS und PowerLine integrieren . Der Betrieb von SmartSense+ ist bei den entsprechenden Systemen als Teil unserer integrierten Softwareplattform Coherent FrameWork enthalten. SmartSense+ ist zudem mit mehreren industriellen Coherent , Diode und Ultrakurzpuls-Lasern (USP) Coherent kompatibel .

Was man nicht messen kann, kann man auch nicht verbessern

Die Echtzeit-Inline-Überwachung von Laserprozessen ist für jede Anwendung von entscheidender Bedeutung, bei der hochwertige Ergebnisse sowie Konsistenz zwischen einzelnen Produkten und Chargen gefordert sind. Darüber hinaus bietet die frühzeitige Erkennung von Abweichungen im Laserprozess die Möglichkeit, die Produktion anzuhalten oder zu korrigieren, bevor ein fehlerhaftes Teil verbaut oder – im schlimmsten Fall – an einen Kunden ausgeliefert wird.

Zwei der am häufigsten eingesetzten Verfahren für die detaillierte Inline-Prozessüberwachung sind Hochgeschwindigkeitskameras und Messungen mittels optischer Computertomographie (OCT). Die Einschränkungen von Hochgeschwindigkeitskameras liegen in den hohen Kosten und der Unfähigkeit, etwas unterhalb der Werkstückoberfläche zu erkennen – eine Fähigkeit, die insbesondere beim Schweißen von Bedeutung ist. OCT ermöglicht diesen Blick unter die Oberfläche und führt sogar Messungen der Schlitz-Tiefe während des Schweißvorgangs durch. Die Umsetzung ist jedoch kostspielig.

SmartSense+ liefert denselben dynamischen Überblick über Laserprozesse sowohl an der Oberfläche als auch darunter, nutzt dabei jedoch einen von Natur aus weniger komplexen und kostspieligen Ansatz. Das optische System von SmartSense+ erfasst sowohl das vom Laser zurückgestrahlte Licht als auch das vom Prozess selbst emittierte Licht. Dieses Licht wird in seine sichtbaren, Wellenlänge und nahinfraroten (NIR) Komponenten aufgeteilt und an drei separate Detektoren weitergeleitet.

Zusammen liefern diese Signale detaillierte Informationen über die Absorption Laserlichts, die Eigenschaften des durch den Laserprozess erzeugten Plasmas (ionisierte Wolke) sowie die Oberflächentemperatur des Werkstücks. Die Option zur Erfassung akustischer Signale mithilfe von piezoelektrischen Kontaktsensoren und Mikrofonen ermöglicht die Erfassung eines noch umfassenderen Prozessfingerabdrucks, beispielsweise von thermischen Rissen in einer Verbindung während oder sogar nach dem Schweißprozess.

SmartSense+ ist, nun ja, clever

Einer der Vorteile der OCT-Technologie besteht darin, dass sie geometrische Informationen wie Schweißnahttiefe oder Schweißnahtbreite direkt misst. Im Gegensatz dazu sind die von SmartSense+ erfassten optischen und akustischen Messwerte nicht „absolut“. Das bedeutet, dass Tests durchgeführt werden müssen, um festzustellen, welche Signale einen „guten“ Prozess kennzeichnen und welche auf Fehler hinweisen (sowie auf das Ausmaß dieser Fehler).

Die Software, die SmartSense+ steuert, macht all dies ganz einfach und liefert äußerst effektive Ergebnisse. Sie bietet sogar zwei Methoden, um dieses Ziel zu erreichen.

Zunächst kann die Software eine „Pfadbestimmung“ vornehmen. Dabei werden mehrere Prozessdurchläufe durchgeführt, und die höchsten und niedrigsten Signalkurven jedes einzelnen Sensors werden mit den tatsächlichen Ergebnissen abgeglichen, um für jeden Sensor den zulässigen Betriebsbereich festzulegen. Jeder Prozess, der während der Produktion diese Grenzen (den Pfad) überschreitet, wird daraufhin sofort markiert.

Der zweite Ansatz nutzt Lernalgorithmen und künstliche Intelligenz (KI), um eine Reihe von Tests zu analysieren und diese anschließend mit guten oder schlechten Ergebnissen in Zusammenhang zu bringen. Nachdem das System auf diese Weise „trainiert“ wurde, kann es reale Prozesse messen und die Qualität mit hoher Zuverlässigkeit und Erfolgswahrscheinlichkeit bestimmen. Das Besondere an dieser Methode ist, dass sie weit über die bloße Ausgabe von „Go/No-Go“-Meldungen für einen etablierten Prozess hinausgeht und tatsächlich Aufschluss darüber geben kann, warum ein Prozess fehlgeschlagen ist.

SmartSense+ liefert detaillierte Informationen zum Laserprozess

Was genau kann SmartSense+ mit all diesen Informationen eigentlich messen? Tatsächlich eine ganze Menge. Bei einem Schweißprozess liefert es beispielsweise Daten zu:

Der Ablauf:

• Ob der Schweißvorgang tatsächlich stattgefunden hat oder nicht
• Breite des Spaltes zwischen horizontalem und vertikalem Teil
• Änderungen des Prozess- und Schutzgasdurchflusses

Laserbetriebsbedingungen:

• Änderungen der Leistungsdichte
• Schwankungen der Laserleistung
• Verschiebungen der Brennpunktposition des Laserstrahls

Bewertung der Schweißnahtqualität:

• Oberflächenfehler wie Verschmutzungen und Kratzer
• Löcher, Hohlräume und Mikrorisse in der Schweißnaht
• Unzureichende Eindringtiefe oder Hinterschneidungen
• „Reiben“
• Spritzer

SmartSense+ liefert nicht nur hochwertige Prozessdaten, sondern ist zudem vielseitig einsetzbar. Dank hoher Datenerfassungsraten kann es sowohl mit Dauerstrichlasern (CW) als auch mit gepulsten Lasern verwendet werden. Zudem kann es sowohl industrielle Laser mit hoher als auch mit niedriger Leistung präzise messen. Und während diese Art der Prozessüberwachung traditionell nur beim Laserschweißen eingesetzt wurde, machen die von SmartSense+ gelieferten Informationen das System auch für Schneid-, Markierungs-, Gravur- und sogar Reinigungsanwendungen nützlich.

Erfahren Sie mehr über SmartSense+ und Coherent FrameWork.