CNC nach Maß

Fokus/Steuerungen

Der taiwanesische Hersteller Favor Laser entwickelte mit Hilfe von Hard- und Software von Num eine Präzisionslaserschneidmaschine, die aus Metallblech sowohl sehr kleine als auch sehr große Teile ausschneiden kann.

08. Juni 2015
Dank ihrer Vielseitigkeit eignet sich die XO-Laserschneidmaschine für die Großserienfertigung komplexer Präzisionsteile
Bild 1: CNC nach Maß (Dank ihrer Vielseitigkeit eignet sich die XO-Laserschneidmaschine für die Großserienfertigung komplexer Präzisionsteile )

Früher produzierte Favor Laser überwiegend Laserschneidmaschinen für das Niedrigpreissegment. 2010 begann das Unternehmen mit der Entwicklung einer vielseitigen Hochleistungs-Laserschneidmaschine für den internationalen Markt, der derzeit von wenigen Herstellern aus der Schweiz, Deutschland und Japan dominiert wird. Untersuchungen des Unternehmens ergaben, dass die unternehmenseigene Laserschneidtechnologie in Kombination mit kostenoptimierter Hardware und hochentwickelter CNC-Software die Produktion einer Maschine möglich machen sollte, die sich leistungsmäßig mit den Maschinen der Marktführer messen könnte, aber deutlich weniger kosten würde.

Alle Maschinen von Favor Laser basieren auf einer fliegenden Optik: Das zu bearbeitende Blech liegt auf einem ortsfesten Tisch, während sich der Schneidkopf horizontal über die Blechoberfläche bewegt. Bei der neuen XO-Hochleistungslaserschneidmaschine handelt es sich um ein Vier-Achsen-Gerät, das jedoch mit zwei Motoren für die X-Achse ausgestattet ist. Die horizontale Positionierung des Schneidkopfs wird über die X- und Y-Achse gesteuert, deren Verfahrwege bei 3 beziehungsweise 1,5 Metern liegen. Zusammen mit der Positioniergenauigkeit der X- und Y-Achse von ± 0,01 mm sorgt dieser große Arbeitsbereich für eine enorme Einsatzvielfalt der Maschine.

Um die Laserstrahlfokussierung und Schneideffizienz auf konstant hohem Niveau zu halten, wird der Abstand zwischen Schneidkopf und Werkstück kontinuierlich überwacht und über einen Hochgeschwindigkeits-Servoantrieb auf der Z-Achse angepasst. Die Interpolation der X-, Y- und Z-Achsen sorgt für eine gleichmäßige, kontinuierliche Bewegungssteuerung, während die adaptive Optik die Länge des Laserstrahls ausgleicht, die je nach Position des Schneidkopfs im Verhältnis zum Laseroszillator variiert. Die vierte Achse der Maschine (die U-Achse) steuert den Materialvorschub.

Nach Prüfung verschiedener CNC-Lösungen entschied sich Favor Laser in Hinblick auf die neue XO-Maschine für das Flexium-68-CNC-System von Num. Die Bewegungssteuerungs-Hardware dieses CNC-Systems entsprach den Anforderungen am besten und bot flexible Konfigurationsmöglichkeiten für spätere Erweiterungen. Zudem waren Softwarefunktionalitäten vorhanden, die das Programmieren der Applikationen erleichterten. Besonders die ›Dynamic Operator‹-Funktion – ein exklusives Feature von Num – wurde als ideal für das Programm erachtet, das den Abstand zwischen Schneidkopf und Werkstück dynamisch überwacht. Durch den Einsatz schneller Rechen- und Kommunikationstechnologien können mit dieser Funktion ereignisgesteuerte Maschinenzyklen in den CNC-Echtzeit-Kern integriert werden.

»Wir konnten hocherfreut feststellen, dass Num Taiwan über die erforderliche Fachkompetenz und Ressourcen verfügt und zudem bereit war, uns bei jedem Entwicklungsschritt zu unterstützen«, erklärte YS Lai, Generaldirektor von Favor Laser. »Dank der Hilfe von Num, unter anderem in Form der Entwicklung massgeschneiderter Hardware und CNC-Software, war es uns möglich, unsere neue XO-Hochleistungslaserschneidmaschine innerhalb der vorgesehenen Zeit und unter Einhaltung unserer Kostenvorgaben auf den Markt zu bringen. Durch die reduzierten Entwicklungs- und Baukosten erzielten wir einen enormen Wettbewerbsvorteil. Unsere Maschine wird voraussichtlich 20 bis 30 Prozent weniger kosten als vergleichbare Geräte von japanischen oder deutschen Herstellern.«

Alle Bewegungssteuerungselemente der XO-Laserschneidmaschine werden von Num geliefert. Außer mit Motoren, Numdrive-C-Servoantrieben und Flexium-68-CNC-Kern ist die Maschine überdies mit Ethercat-I/O-Terminals von Num sowie einem Flexium-FS152i-Bedienfeld mit Dualprozessor, 15-Zoll-Flachbildschirm und Festplatte ausgerüstet.

Die maßgeschneiderte Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) wurde vollständig von Num Taiwan entwickelt. Sie setzt hauptsächlich auf grafische Elemente, zum Beispiel Darstellungen des Werkstücks und des Schneidablaufs, um die Bedienung der Maschine zu erleichtern und den Schulungsaufwand zu reduzieren.

Beim Laserschneiden können sich die Betriebsbedingungen unvermittelt ändern, was eine schnelle Anpassung zahlreicher Parameter erforderlich macht, damit eine stabile Leistung gewährleistet werden kann. Die Steuerung der Laseroszillatorleistung stellt besonders hohe Ansprüche an die Entwicklung und erfordert extrem schnelle und stabile Kommunikationseinrichtungen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, entwickelte Num Taiwan eine besondere Pulsfolgesteuerungskarte für den CO2-Laseroszillator der XO-Maschine. Diese Lösung basiert vollständig auf Hardware, da die Verwendung von Software inakzeptable zeitliche Einschränkungen zur Folge hätte. Die Karte übersetzt Tastverhältnis- und Frequenzsteuerungssignale und übermittelt diese optisch an den Oszillator, wodurch Übertragungsverzögerungen minimiert werden.

Neue Lösungen zugunsten der Kunden

Die Leistung der CNC-Produkte von Num sowie die gute Reaktionsfähigkeit von Num Taiwan haben dazu geführt, dass Favor Laser seine Strategie in Sachen Maschinensteuerungen einer Neubewertung unterzogen hat. Das Unternehmen beabsichtigt, nun auch seine bestehenden Produkte auf Flexium-Systeme umzurüsten und künftig sämtliche Maschinen mit der CNC-Technologie von Num auszustatten. »Ich bin überzeugt davon, dass Favor Laser durch die Partnerschaft mit Num optimale Ausgangsbedingungen für die Entwicklung neuer Laserschneidlösungen erhält, von denen wiederum unsere Kunden profitieren«, erklärt YS Lai.

Zahlen & Fakten

Bereits 10 Jahre, bevor CNC oder NC eine breite Akzeptanz bei den Anwendern fand, hat Num im Jahre 1961 die erste CNC entwickelt. Bei der Markteinführung 1964 war Num einer der ersten CNC-Anbieter weltweit. Seither hat das Schweizer Unternehmen seine Position als ein Technologieführer in diesem Segment aufrechterhalten, und es ist bestrebt, diese weiter auszubauen. Die Marktstrategie besteht darin, derzeitigen und zukünftigen Kunden zu helfen, eine bessere Maschine zu bauen, die ihnen einen Wettbewerbsvorteil sichert. Darüber hinaus ist Num seit Jahrzehnten Lieferant von Lösungen für den Standardmaschinen-Markt. Die Schweizer werden die Offenheit ihrer Systeme auch weiterhin dazu nutzen, den Kunden in diesem Marktsegment einen Vorteil zu bieten, und Num wird die erforderlichen Investitionen in F&E vornehmen, um zu gewährleisten, dass die Standardmerkmale und -funktionen heute und morgen den Anforderungen dieses Marktes entsprechen. Als internationales Unternehmen verfügt Num rund um den Globus über mehr als 35 Vertriebs- und Service-Standorte. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilungen von Num sind in der Schweiz, Frankreich und Italien angesiedelt, wo sich auch die wichtigste Produktionsstätte befindet.

Erschienen in Ausgabe: 04/2015