Das Projekt "Teilprojekt: Herstellung der Stanz-Biege-Rohteile" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl Dillenius Metallwaren GmbH & Co. durchgeführt. Elektrische Kontaktstellen auf Stanzteilen werden durch galvanisches Beschichten mit teuren Edelmetallen hergestellt. Allerdings ist der Edelmetallverbrauch bei den bekannten galvanischen Verfahren deutlich zu hoch und unwirtschaftlich, da immer mehr Edelmetall als funktional notwendig aufgebracht wird. Außerdem erhöht das nachträgliche galvanische Beschichten den logistischen Aufwand immens und birgt hohe Fehlerraten. Ziel ist die punktgenaue Beschichtung des Stanzteils im Stanzwerkzeug mit einer funktional optimierten Menge an Edelmetall mittels scannerbasiertem Mikrodraht- Laseraufschweißen im laufenden Stanzprozess. Technisches Arbeitsziel der CARL DILLENIUS METALLWAREN ist die Herstellung eines Stanzwerkzeuges und der mechanischen Zuführungen und Positioniereinheiten innerhalb der Stanzprozeßkette. Es wird ein Stanzstreifen produziert, anhand dessen die Projektpartner die Kamera-Einheit, die Laser-Einheit und Drahtpositioniereinheit integrieren können. Dazu wird mit den Partnern im ersten Schritt ein Lastenheft definiert, um alle Rahmenbedingungen zu erfassen. Auf dessen Basis erfolgt die Werkzeug-Konstruktion und die Konstruktion der Bearbeitungszelle. Die Detail-Konstruktion wird vor der mechanischen Umsetzung final mit den Partnern abgestimmt. Nach der Freigabe erfolgt die mechanische Bearbeitung der Werkzeug-Einzelteile, wie Platten, Stempel und Führungselemente zuletzt erfolgt die Montage.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung des Bearbeitungsobjektivs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sill Optics GmbH & Co. KG durchgeführt. Im Verbundvorhaben MicroSpotCladding wird ein Verfahren und Maschinensystem entwickelt, mit dem erstmals das selektive Auftragsschweißen von Minimalmengen im industriellen Maßstab realisiert wird. In dem Projekt soll eine Strahlquelle mit zwei Wellenlängen (532 nm und 1064 nm) verwendet werden. Zudem soll eine koaxiale, hochaufgelöste Prozessüberwachung mittels Kamera realisiert werden. Bei der Bearbeitung soll eine kleinstmögliche Spotgröße über das gesamte Scanfeld konstant gehalten werden. Ein Bearbeitungsobjektiv ist für diese Randbedingungen bisher nicht verfügbar. Im Rahmen dieses Projektes sollte die Simulation, Design und Realisierung eines farbkorrigiertes F-theta Objektivs zur Laserstrahlung sowie eines Objektivs zur Prozessüberwachung durchgeführt werden. Größte Herausforderung ist einerseits die Erzeugung des Laserstrahls mit relativ großen Eingangsstrahl (30 mm), damit die kleine Spotgröße (bedingt durch sehr kleinen Drahtdurchmesser) realisiert werden könnte. Die Forderung nach einem F-theta Objektiv mit einer kurzen Brennweite optimiert für einen kleinen Scanbereich ist eine weitere Herausforderung. Als Alternative ist der Einsatz eines telezentrischen Objektivs denkbar. Dazu müssen Toleranzeinflussgrößen erfasst und weitgehend separiert betrachtet werden, um dann im nächsten Schritt deren Auswirkung zu erfassen.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung der DrahTeilprojekt ositionier- und Drahtvorschubeinheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von nanosystec GmbH durchgeführt. Im Verbundvorhaben MicroSpotCladding wird ein Verfahren und Maschinensystem entwickelt, mit dem erstmals das selektive Auftragsschweißen von Minimalmengen im industriellen Maßstab realisiert wird. Durch die Verwendung von exakt positionierbarer und dosierbarer Laserstrahlung werden Drähte mit einem Durchmesser unter 100 Mikro m tröpfchenweise abgeschmolzen und aufgeschweißt. Somit können lokale Beschichtungen (z.B. aus Gold oder Silber) auf einem Bauteil (z.B. aus Stahl) erzeugt werden. Die Firma nanosystec wird hierbei die Aktorik für den Drahtvorschub und die Feinpositioniereinheit für die Mikrodrähte entwickeln. Hierzu ist zum einen das mechanische Bewegungssystem zu entwickeln, zum anderen aber auch eine Erfassung der Drahtposition, die mithilfe einer Bildverarbeitungseinheit umgesetzt werden soll. Hiermit soll auch eine kontinuierliche Regelung der Drahtposition umgesetzt werden. Die Firma nanosystec wird im Verbundprojekt die Entwicklung der Aktorik für die Drahtvorschub- und Drahtpositionierungseinheit durchführen. Dazu soll ein Verfahren entwickelt werden, um den labilen Mikrodraht definiert in der Führung zu bewegen. Des Weiteren ist die Hard- und Softwareentwicklung zur Erfassung der Drahtposition (Bildauswertung) ein wichtiger Arbeitsschwerpunkt. Mit Hilfe der Programmierung der Steuerungssoftware für die Drahtposition soll dann eine Positionsregelung und ein Regelkreis zur kontinuierlichen Nachführung der Drahtposition an der Bearbeitungsstelle entwickelt werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Anlagen- und Prozessentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie durchgeführt. Zusammen mit den Projektpartnern wird das Fraunhofer IPT ein System entwickeln, das durch optische Bilderfassung und präzise Positioniereinheiten das Auftragsschweißen von Mikrodrähten ermöglicht. Der neuartige Prozess des tröpfchenförmigen Abschmelzens von Edelmetalldrähten wird im Rahmen von Parameterstudien experimentell untersucht. Aus dem generierten Prozesswissen wird eine Datenbank erstellt, die für die Herstellung von Technologiedemonstratoren genutzt wird. Partner im Verbund sind die Unternehmen Sill Optics, Arges, nanosystec, Carl Dillenius Metallwaren sowie Phoenix Contact. Als Forschungseinrichtung unterstützt das Fraunhofer IPT das Industriekonsortium. Die Partner bearbeiten die Arbeitspakete gemäß der Vorhabensbeschreibung und des Arbeitsplans. Federführend übernimmt das IPT die Arbeitspakete Konzeptentwicklung, Aufbau des Gesamtsystems und Prozessentwicklung. Des Weiteren unterstützt das IPT das Konsortium bei den Arbeitspaketen Erstellung eines Lasen- und Pflichtenhefts, Auslegung und Fertigung optisches System, Steuerungsentwicklung sowie Demonstratorfertigung.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung der Laserstrahlablenkeinheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ARGES GmbH durchgeführt. Es ist geplant, innerhalb des Projekts ein Laserablenksystem mit integrierter Positionserfassung zum selektiven Aufschmelzen und Auftragsschweißen von Edelmetallmikrodrähten für die Herstellung von elektrischen Mikrokontakten zu entwickeln. Begonnen wird mit der Konzeption des strahlablenkenden Systems und der optischen Komponenten. Daraufhin folgt die optische Integration eines Sensorsystems zur koaxialen Positionserfassung von Mikrodrähten in die strahlablenkende Einheit. Herausforderung dabei ist die Erfassung und Verarbeitung der Positionsdaten der Edelmetallmikrodrähte innerhalb kurzer Taktzeiten von 0,1-1 sec. sowie die Entwicklung von Hardware- und Softwareschnittstellen zur schnellen Anbindung des Sensorsystems zur Positionskorrektur innerhalb der genannten Taktzeiten. Erforscht wird dabei die Kombination zweier Prozesswellenlängen (1064 und 532 nm) mit einem 3. Wellenlängenbereich für Sensoren zur Erfassung der Mikrodrahtposition. Erforderlich ist außerdem die Ansteuerung eines variablen wellenlängenselektiven Abschwächers für den Prozesslaser zur Werkstoffanpassung.