DER KONSTRUKTEUR 07/2025

ANTRIEBSTECHNIKLASER IN

ANTRIEBSTECHNIKLASER IN DER MATERIALBEARBEITUNGZWEI VERFAHREN,EINE MASCHINEAndrea Blos, Digitales Marketing, Hiwin GmbH, OffenburgPRODUKTE UND ANWENDUNGENEin sächsischer Lasermaschinenbauer hateine Tandem-Maschine zum wechselseitigenLaserschneiden und Laserschweißen entwickelt.In Sachen Präzision, Dynamik und Flexibilitätsetzt die Sondermaschine Maßstäbe. Und imGantry-System sorgt hochpräzise LinearundAntriebstechnik aus Offenburg für dienötige Dynamik und Präzision. DasMaschinengestell allein wiegt sieben Tonnen,die gesamte Maschine zehn Tonnen. EinHighlight ist eine zweidimensionaleAuslenkung des Strahls mit simultanerLeistungsmodulation, wodurch große Spaltenbeim Fügeprozess überbrückt werden können.Das mittelständische Familienunternehmen LaservormGmbH aus Altmittweida in Sachsen ist breit aufgestellt:Es baut Laserschneidmaschinen und bietet Laserlohnfertigungund Service an Lasermaschinen an. Spezialisierthat sich das im Jahr 1994 gegründete Unternehmen dabeiauf die Verfahren: Laserschweißen, Laserhärten und Laserauftragsschweißen.„In der hauseigenen Lohnfertigung bearbeitenwir vom Einzelstück bis zur Großserie“, sagt Thomas Kimme, Geschäftsführerbei Laservorm. „Durch unser Know-how bietet essich da natürlich an, auch selbst Maschinen in diesem Bereich zukonstruieren und herzustellen.“Kürzlich wurde ein3 kundenspezifische Sonderlösung realisiert:Die Maschine wird zur Fertigung von Komponenten für erneuerbareEnergien eingesetzt. „Das für seine Aufgaben dochsehr kompakte XYZ-System haben wir komplett neu konstruiert“,sagt David Müller, Konstrukteur bei Laservorm. „Die Kombinationvon Laserschweißen und Laserschneiden in einer Maschineist nicht alltäglich. Die beiden Verfahren stellen doch recht unterschiedlicheAnforderungen.“ Die größte Herausforderung bestanddarin, die beiden Verfahren in einer Maschine und in einemArbeitsbereich von 2 × 2 m miteinander zu vereinen. Die Lösungist eine kombinierte Laserschweiß- und -schneidanlage inPortalbauweise mit einem Palettenwechselsystem. Dabei sorgenKettentriebe mit Nocken und Ausleger für das wechselseitige Bewegender Palettentische von außen in die Maschine und zurück.HOHE DYNAMIKDas Gantry-System ist aus einer X-Achse, zwei parallel synchronisiertenY-Achsen sowie einer Z-Achse aufgebaut. Der Portalträgerin Stahlbauweise ist hierbei in einer komplexen und steifenBlechbauweise gefertigt, um die hohe Dynamik sicherzustellen,die bei dieser Anwendung erforderlich ist. In der X- und Y-Achsekommen hierbei Führungen und Linearmotoren der HiwinGmbH zum Einsatz. Auch die Z-Achse ist mit Profilschienenführungensowie einem Kugelgewindetrieb des Offenburger Spezialistenfür Bewegungstechnik ausgestattet. „Hiwin ist für uns bereitsseit über 20 Jahren der Ansprechpartner, wenn es um Führungengeht“, erzählt Kimme.Verbaut wurden Hiwin-Linearführungen der Baureihe HG beziehungsweiseQHH und WEW. Die Kugelführung HG sei die ersteWahl bei Schienenpaaren in solchen Anwendungen, sagt derzuständige Hiwin-Außendienstmitarbeiter. Mit der SynchMotion-Technologie würde die HG-Baureihe zur QH-Linearführung. DieTechnologie erlaubt höhere Verfahrgeschwindigkeiten, verlängerteNachschmierintervalle und verbesserte Gleichlaufeigenschaftenbei geringeren Laufgeräuschen. Auf den Y-Achsen sind jeweilsdrei Laufwägen montiert, um die aufkommenden Massen und dieenormen Zugkräfte der Antriebe optimal auf der Führung zu verteilen.Zum Einfahren der Paletteneinzüge und Schließen der Maschinentürenkommen Führungen des Typs WEW zum Einsatz.Die extrem breite Kugelführung ermöglicht durch ihre Schienenbreiteund geringe Bauhöhe eine sehr hohe Momentenbelastbarkeit,und zwar speziell in Mx-Richtung. Deshalb bietet sich derEinsatz dieser Baureihe hier besonders an.SYNCHRON-LINEARMOTORENIn den parallel verlaufenden Y-Achsen sind zur Wahrung der hohenBeschleunigung und Präzision Linearmotoren der Baureihe20 DER KONSTRUKTEUR 2025/07 www.derkonstrukteur.de

0102LMFA verbaut. „Wir haben uns zum individuellen Achsaufbau füreinzelne Linearmotor-Komponenten entschieden“, berichtetMüller. „Dabei setzen wir wassergekühlte Linearmotoren ein, diewir aber konvektionsgekühlt nutzen. Die geforderten Spitzenkräftekönnen wir an dieser Stelle mit den kraftvollen LMFA-Motorenerreichen.“ Im Vergleich zu einer rein mechanischen Komponenteerreichen die verbauten Direktantriebe zudem eine deutlichhöhere Präzision, weshalb sich der Maschinenbauer hier für denEinsatz der Synchron-Linearmotoren entschieden hat.Bei der Konstruktion war unter anderem auch der Aufstellortder Portalmaschine mit Temperaturunterschieden von bis zu20 °C zu berücksichtigen. Deshalb wurde ein Längenausgleichintegriert, welcher bei thermischer Ausdehnung zwingend bedachtwerden sollte. Hiwin arbeitet hier mit einer typischenFest-Loslager-Methodik.ANSPRUCHSVOLLE OPTIKImmer für Sonderfälle gewappnet, erweitert der Hersteller vonLasermaschinen auch kontinuierlich sein Know-how in SachenLaser- und Optikkonzepte. „Herausfordernd war die Kombinationvon Laserschweißen und Laserschneiden, vor allem auch ineinem Optikaufbau“, erzählt Müller.„Wir haben intern zugekaufte Laser-Komponenten konfiguriertund konstruiert“, so Müller. Dadurch sind für die Portalmaschinezwei unterschiedliche Laseroptiken mit verschiedenen Brennpunktlagenentstanden. Eine zusätzliche Fokusverstellung entlangder Z-Achse (Focusshifter) macht den Brennpunkt der Optikenvariabel. Eine selbstentwickelte Strahlweiche schaltet dasLaserlicht zwischen beiden Strahlengängen.FÜGEPROZESSE BESSER BEHERRSCHENFür die Schweißoptik kommt eine eigens entwickelte Spinscan-Technik zum Einsatz: Sie ermöglicht das zweidimensionale Auslenkendes Strahls und eine simultane Leistungsmodulation.Beim Fügeprozess können so beispielsweise große Spalten überbrücktwerden. „Die eingebaute Kombination aus Spinscan undFocusshifter bietet herausragende technologische Freiheitsgradefür Schweißanwendungen“, sagt Müller. Sie eröffnet viele Freiräumedurch geringe Kontaktflächen und hohe Spaltmaße für01 Tandem-Maschine zum Laserschneiden und Laserschweißen:Hiwin lieferte Profilschienenführungen und Linearmotoren für denAufbau der Portalmaschine mit einem Gesamtgewicht von rund 10 t02 Für anspruchsvolle Fügeprozesse bei größeren Spaltmaßen:Die Spinscan-Technik ermöglicht ein zweidimensionales Auslenkendes Strahls mit simultaner Leistungsmodulationanspruchsvolle Fügeprozesse und trägt wesentlich zu einergleichmäßigen und stabilen Verbindung bei.In der Strahlweiche kommen zudem Miniaturführungen vonHiwin zum Einsatz. Mit der MG-Baureihe von Hiwin, die teilweisegerade einmal so groß wie eine Büroklammer ist, wurde hiereine Miniaturführung verbaut. Sie ermöglicht eine präzise undwiederholgenaue Positionierung.Zudem entwickelt und programmiert der Maschinenbauerauch die Steuerungssoftware für seine Anlagen selbst. „Über einezentrale Steuerung sorgen wir in unseren Anlagen für ein synchronesund harmonisches Miteinander“, sagt Kimme und vergleichtdas mit einem guten Orchester.Neben dem bei dieser Maschine sehr gut gelungenen Hub-/Längenverhältnis – speziell der Y-Achse (2120/3000) – und derVereinbarkeit der beiden Verfahren Laserschneiden- und-schweißen ist auch die integrierte großvolumige Absauganlagehervorzuheben. „Hier gibt es besonders hohe Anforderungen andie Reinheit der gefilterten Abgase, welche mit gesundheitsgefährdendenPartikeln kontaminiert sind“, erläutert Müller. DieAbsaugleistung liegt bei 10.000 m 3 /h. Das sei schon eine Hausnummer,so Müller.Mit einem Gesamtgewicht von 10 t ist die neue Tandem-Maschineein echtes Schwergewicht in einer neuen Dimension, dasdie Laservorm GmbH gemeinsam mit dem AntriebstechnikspezialistenHiwin realisieren konnte. Beide Unternehmen sind seitüber 30 Jahren tätig und können schon auf eine lange und erfolgreicheZusammenarbeit zurückblicken. „Das war sicher nicht dasletzte Großprojekt, welches wir gemeinsam realisiert haben“,meint Kimme.Bilder: Hiwinwww.hiwin.dewww.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2025/07 21