Infinite Field of View (IFOV) von Aerotech Mehr Durchsatz und höhere Qualität in der Laserbearbeitung

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Aerotech präsentiert mit der Infinite Field of View (IFOV) eine neue Lösung für die Synchronisation von Linear- oder Rotationsservoachsen mit dem Laserscanner, die höhere Durchsatzraten ermöglicht. Vorgestellt wurde die Lösung auf der Optatec in Frankfurt.

Seit mehr als 50 Jahren liefert Aerotech Standardkomponenten und -lösungen wie Motoren, Antriebe, Steuerungen, Positioniertische, Galvoscanner und vieles mehr. Zu den kundenspezifisch entwickelten Bewegungssubsystemen gehören etwa Positioniersysteme auf Granitstrukturen mit Untergestell und Schwingungsisolation oder auch externe Messsysteme. «Die alle zwei Jahre stattfindende Optatec ist ein echtes Branchenhighlight und für uns die optimale Bühne, um unsere neuesten Anwendungen und Fertigungssysteme einem breiten Fachpublikum vorzustellen», sagt Norbert Ludwig, Geschäftsführer bei der Aerotech GmbH in Fürth.

IFOV in der Laserbearbeitung

Diese können sich dann am Messestand auch gleich von Aerotechs «Infinite Field of View (IFOV)» überzeugen lassen. Dabei handelt es sich um eine innovative Lösung für die Synchronisierung von linearen oder rotierenden Servoachsen mit Laserscannern. Durch die Kombination von hochdynamischen Galvoscannern mit dem Verfahrweg von Servoachsen können Teile, die deutlich grösser sind als das traditionelle Sichtfeld eines Scanners, kontinuierlich bearbeitet werden, ohne dass einzelne Arbeitsbereiche miteinander verbunden werden müssen. Das führt laut Aerotech zu höheren Durchsatzraten. Stitching-Fehler sowie Qualitätsprobleme bei einzelnen Teilen aufgrund von überlappenden oder ungleichmässigen Laserbearbeitungen werden darüber hinaus eliminiert.

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«Mit IFOV verbessern wir sowohl die Verarbeitungsqualität als auch den Durchsatz bei grossen Teilen», präzisiert Aerotech-Geschäftsführer Norbert Ludwig. Im Handumdrehen könne der Anwender die beste Optikkonfiguration für seine Anwendung auswählen, ohne dabei Kompromisse beim Arbeitsbereich eingehen zu müssen. «IFOV vergrössert nicht nur automatisch den Arbeitsbereich für jedes Galvosystem über das hinaus, was allein mit Optik möglich ist, sondern beseitigt auch die Kompromisse zwischen Laserpunktgrösse und verfügbarem Arbeitsbereich, indem es das Sichtfeld unabhängig von der Optikauswahl erweitert», so Norbert Ludwig weiter.

Hohe Genauigkeit und maximale Bedienerfreundlichkeit

IFOV funktioniert jedes Mal reibungslos, ohne dass der Anwender Parameter und Einstellungen für verschiedene Bewegungspfade anpassen muss. Dies liegt daran, dass IFOV einen einzigen Controller verwendet, um das vom Anwender gewünschte 2D-Profil zu verarbeiten und es in Echtzeit in die relative Servotischbewegung und die Scannerbewegung umzusetzen. IFOV berücksichtigt dabei den verfügbaren Arbeitsbereich des Scanners, um sicherzustellen, dass die befohlene Trajektorie innerhalb des Sichtfelds bleibt. Zudem werden die Beschleunigungs- und Stromgrenzen der Servo- und Scannerachsen berücksichtigt, sodass die befohlene Bewegung keine Fehlerzustände auf einer der Achsen verursacht. Die kombinierte Bewegung gewährleistet dabei, dass die vom Benutzer vorgegebene Werkzeugbahn präzise eingehalten wird.

Da IFOV eine einheitliche, offene Steuerungsarchitektur verwendet, werden die tatsächlichen Rückkopplungsinformationen in der Steuerung gemeinsam genutzt und dem Benutzer zur Verfügung gestellt. Dies führt dazu, dass die Bewegung des Scanners den dynamischen Tracking-Fehler der Servoachsen als Teil seiner Trajektorie enthält und in Echtzeit korrigiert. Das Ergebnis ist, dass der Anwender unabhängig von der kombinierten Bewegung eine dynamische Nachführleistung auf Scannerniveau über das gesamte Teil erhält. Gleichzeitig ermöglicht dies, dass die Servotische schneller und aggressiver bewegt werden können, ohne dabei die Gesamtgenauigkeit und Qualität des fertigen Teils zu beeinträchtigen.

Hohe Durchsätze in der Medizintechnik

Erhöhte Taktraten für hochpräzise Automatisierung

Eine Steuerungsplattform für alle Anwendungen und Systeme

Am Aerotech-Messestand ist auf allen Positionierlösungen und -systemen Automation1 im neuesten Release installiert. Die Bewegungssteuerungsplattform fungiert als komplette Maschinensteuerung mit sämtlichen Komponenten und bietet somit deutlich mehr als eine reine «Bewegungssteuerung». Mit einem neuen Software-basierten Bewegungscontroller ausgestattet, lassen sich damit Servo- und Schrittmotoren, Galvo-Scanköpfe, piezoelektrische Aktoren und diverse andere Geräte direkt ansteuern. Die einzelnen Antriebsmodule werden über den HyperWire-Bus, den aktuell leistungsstärksten Kommunikationsbus der Bewegungssteuerungsbranche, angeschlossen. Vorgestellt werden vor allem die Funktionserweiterungen im Zuge des neuen Release. So wurden u. a. das Maschinen-Set-up, die Datenvisualisierung und das Homing-Hilfsmodul nochmals deutlich verbessert. Durch die API-Unterstützung von Python-API stehen ausserdem alle Python-Hilfsdateien der Steuerung nun zur Verfügung.

Eine der Anwendungen am Messestand, die mit Automation1 gesteuert wird, ist der Hexapod HEX150. Norbert Ludwig dazu: «Wir zeigen am Beispiel des HEX150 die deutlich bessere minimale inkrementelle Bewegung gepaart mit grösseren linearen Verfahrwegen und dies alles bei einer kompakten und dennoch steifen Plattform.» Der Miniatur-Hexapod sei ideal für platzbeschränkte Anwendungen mit mehreren DOFs (Freiheitsgrade). Eine präzise Translation in X-, Y- und Z-Richtung sowie die Rotation um jede dieser Achsen sorgen für eine feine Positionierungsauflösung. Anwendungen sehen die Positionierexperten zum Beispiel bei Justage, Aufbau und Verbindungstechnik von Photonik-Komponenten, Optikinspektion und -ausrichtung, optischem Wafer-Probing, Sensortests in der Luft- und Raumfahrt und bei Satelliten sowie bei der Probenausrichtung von Synchrotron- und Beamline-Anwendungen. Da in der Steuerungsplattform Automation1 die eigene Simulationssoftware «HexGen Hexapod» integriert ist, vereinfachen sich Steuerung und Programmierung mit virtueller Drehpunkteinstellung und die Einbindung in komplexe Anwendungen und komplette Systeme.

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