Schweizer Technologie: Dieser Laser «hört» die richtige Einstellung
Forschende aus der Schweiz entwickeln eine Laserschneidmaschine, die ihre Arbeit selbst kontrolliert und bei Bedarf nachjustiert.
Das Wichtigste in Kürze
- Laserschneiden ermöglicht schnelle und präzise Schnitte durch Metall.
- Das Einstellen der Maschinen ist jedoch aufwendig.
- Kameras, Mikrofone und KI sollen dafür sorgen, dass der Laser die optimale Einstellung künftig selbst findet.
Ein Laser kann selbst eine 2,5 Zentimeter dicke Stahlplatte in kurzer Zeit durchtrennen. Das Laserschneiden ist schnell, präzise und eignet sich auch für komplizierte Formen. Entsprechend verbreitet ist die Technologie in der Industrie.
Doch je dicker das Metall wird, desto schwieriger wird es, eine gleichbleibend hohe Schnittqualität zu erreichen. Für jede Legierung und Materialstärke muss die Maschine neu eingestellt werden. Bis die optimalen Werte gefunden sind, sind teilweise aufwendige Versuchsreihen nötig. Ändert sich das Material, beginnt die Arbeit von vorne.
Laser bekommt Augen und Ohren
Forschende der Empa und der Fachhochschule Südschweiz SUPSI arbeiten deshalb gemeinsam mit dem Schweizer Maschinenhersteller Bystronic an einer Lösung. Ihr Ziel ist eine Laserschneidmaschine, die selbst erkennt, wie gut sie gerade arbeitet.
Dazu erhält der Laser gewissermassen Augen und Ohren. Kameras beobachten den Schneidvorgang. Mikrofone hören gleichzeitig zu. Eine künstliche Intelligenz wertet die Daten aus und beurteilt daraus die Qualität des Schnitts.
Die Qualität lässt sich hören
Dass Mikrofone dafür geeignet sind, klingt zunächst überraschend. Beim Laserschneiden entsteht jedoch eine charakteristische Geräuschkulisse. Der Laser schmilzt und verdampft Metall, dabei entsteht auch Plasma. Gleichzeitig bläst ein Gas das abgetragene Material aus dem Schnitt.
Die Forschenden haben diese Geräusche mit neun Mikrofonen aufgezeichnet und mit der tatsächlichen Qualität der Schnittkanten verglichen. Dafür testeten sie Stahl mit Materialstärken zwischen 6 und 25 Millimetern sowie verschiedene Legierungen. Das Ergebnis: Die KI kann anhand der Geräusche fast ebenso gut beurteilen, ob ein Schnitt gelungen ist, wie anhand von Kamerabildern. Mikrofone sind dabei deutlich günstiger.
Weniger Nachbearbeitung
Entscheidend sind vor allem zwei Merkmale: Wie glatt ist die Schnittkante und wie viele Grate entstehen? Solche Grate bilden sich, wenn geschmolzenes Material an der Rückseite des Werkstücks hängen bleibt. Je sauberer der Laser arbeitet, desto weniger muss anschliessend nachbearbeitet werden. Das spart Material, Zeit und Kosten.
Aufwendige Versuchsreihen könnten damit entfallen. Interessant für Unternehmen ist zudem, dass dafür nicht unbedingt eine neue Laserschneidmaschine angeschafft werden müsste. Laut den Forschenden lassen sich auch bestehende Anlagen mit einem Computer, Kameras und Mikrofonen nachrüsten.
