Anlage zum Zwischenbericht „RAPID FLUID“

Schwerpunkt:
Präzisionsbearbeitungssystem für die dreidimensionale Strukturierung
mit Excimer-Laserstrahlung
Firma Micos Mechanische Instrumente
Optische Systeme GmbH
Berichtszeitraum: 01.01.2004 bis 31.12.2004
Förderkennzeichen 02 PP 1132

Zu 1. Wissenschaftlich-technische Ergebnisse

Ursprünglich war bereits im Oktober 2003 der Demonstrator des Bewegungssystems aufgebaut und sollte im Rahmen der Projektpräsentation bei der Firma Micos gezeigt werden. Während der Vorbereitungsarbeiten wurde leider der innere Rahmen des Luftlagers zerstört, so dass dieser Rahmen neu hergestellt werden musste. Dies wurde Ende des Jahres 2003 initiiert und zog sich noch ins Frühjahr 2004 hin, da auch die Fertigungskapazitäten beim Lieferanten nicht so zur Verfügung standen, wir ursprünglich geplant. Im Frühjahr 2004 konnte das System wieder aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Die Bewegungsachsen wurden darauf intensiv vermessen, und es konnten sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der Genauigkeit erreicht werden. Die Messergebnisse an der x,y Einheit sind überzeugend. Die Messungen wurden im Zentrum der Einheit, auf dem zukünftigen Arbeitsniveau durchgeführt.

 

Nachdem die vorbereitenden Arbeiten abgeschlossen werden konnten, wurde das System im Juli des Berichtszeitraumes im Institut für Lasertechnik ILT in Aachen aufgebaut und in Betrieb genommen. Bereits im Vorfeld hat es sich gezeigt, dass hinsichtlich des zu verwendenden Steuerungskonzeptes die Anwendungsprojektpartner sehr vertraut mit den Steuerungen der Firma Aerotech sind, so dass entgegen der ursprünglichen Planung beschlossen wurde, die gesamte Anlage mit einem Aerotech Controller UNIDEX 600 als 12 Achser auszurüsten. Hierdurch ergaben sich nochmals kleinere Verzögerungen und zusätzliche Aufwände bei der Firma Micos, da dort die Aerotech-Steuerung standardmäßig nicht eingesetzt wird. Im Rahmen der Projektarbeiten konnte eine Adaption an das Präzisionsbearbeitungssystem und den dort eingesetzten Linearmotoren durchgeführt werden.

Abb. 3 Bearbeitungssystem mit angebundenem Laser, wie es am ILT aufgebaut zur Verfügung steht Die präzisen, luftgelagerten Achsen sind hierbei in der X- und Y-Richtung integriert, während derzeit noch die Rotationsachse und die Z-Einstellung mit einem gängigen Hub-/ Drehmodul ausgestattet ist. Im oberen Bereich des Verfahrtisches ist in einem Gehäuse die gesamte Strahlführungsoptik untergebracht. Die ist im folgenden Bilddetail nochmals dargestellt.

Abb. 4 Detailaufnahme des Systems mit integrierter Strahlführungsoptik

Im oberen linken Bereich der Strahlführungsoptik wird der Laserstrahl in das System eingekoppelt und dann über mehrere Linsen durch das flexible Spaltsystem durchgeführt, das eine laterale Formgebung des Laserstrahls ermöglicht. Im oberen rechten Bereich ist die sogenannte Posaune zu sehen, die die Strahlenanpassung an die Fokussieroptik vornimmt. Im normalen Betrieb ist das System nach vorne hin geschlossen und wird mit trockenem Stickstoff gespült. Das Bewegungssystem selbst wird im Betrieb durch eine Schutzabdeckung geschützt. Wenn diese entfernt wird, hat man einen Blick auf die verschiedenen Träger und Rahmen für den Aufbau der Luftlager. Hier wurde eine spezielle Bauweise angewandt, so dass über integrierte Unterdruckkammern der Überdruck des Luftlager und somit die Krafteinwirkung durch die Lager auf die Rahmenkonstruktion, kompensiert wird. Der Gesamtaufbau ist im folgenden Bild nochmals im Detail zu sehen.

Abb. 5 Detailaufnahme des Bewegungssystems

Inzwischen konnten erste größere Versuchsreihen am ILT durchgeführt werden, wo sich hinsichtlich der dynamischen Bewegung des Systems noch Optimierungsbedarf abgezeichnet hat, da es bei schneller Fahrt im Eckenbereich aufgrund der hohen bewegten Massen zum Überschwingen kommt. Hier müssen noch die Parameter für die Steuerung besser angepasst werden bzw. für Kurvenfahrten in Abhängigkeit vom Radius gewisse Grenzgeschwindigkeiten vorgegeben werden. Diese Arbeiten werden in der verbleibenden Projektlaufzeit mit begleitet.

Zu 4. Jährliche Fortschreibung des Verwertungsplanes

Im letzten Berichtszeitraum haben sich keine wesentlichen Veränderungen hinsichtlich des Verwertungsplanes ergeben. Schutzrechtsanmeldungen oder Erfindungen wurden nicht durchgeführt oder auch keine Schutzrechte im Projektzeitraum erteilt.

Hinsichtlich der Verwertung hat sich gegenüber dem letzten Zwischenbericht keine Änderung ergeben. Derzeit ist von allen Projektbeteiligten geplant, das System auf der Lasermesse im Juni 2005 in München vorzustellen und so mit dem Abschluss des Projektes die Ergebnisse einem großen Fachpublikum präsentieren zu können.