Wie Lasertechnologie zur Verbesserung der Fertigungsqualität beiträgt

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Produktausfälle, Ausschuss und Rückrufe können verheerende Auswirkungen auf den Ruf und das Endergebnis eines Herstellers haben. Aus diesem Grund sind die Verfolgung und Lösung von Fertigungsqualitätsproblemen und die kontinuierliche Verbesserung in jeder Branche von entscheidender Bedeutung.

Die Kosten geringer Qualität sind nicht immer leicht einzuschätzen, aber in der Regel sind sie teuer. Die durchschnittlichen Kosten eines Produktrückrufs liegen bei etwa 10 Millionen US-Dollar, einige liegen sogar noch deutlich darüber.

Abgesehen von den hohen Kosten eines Rückrufs ist es schwierig, die Unzufriedenheit der Kunden und das Vertrauen der Aktionäre zu beziffern, aber ein beschädigter Ruf kann ein Leben lang anhalten. Produktrückrufe öffnen auch der Konkurrenz Tür und Tor.

Hersteller tun ihr Bestes, um Prozesse zu entwickeln, die den Produktqualitätsspezifikationen und Branchenvorschriften entsprechen. Gleichzeitig müssen sie jedoch die Produktionslinien so effizient wie möglich halten, um eine hohe Produktionsrate aufrechtzuerhalten und Ausfallzeiten, Umrüstungen und Produktivitätsverluste zu reduzieren.

Im letzten Jahrzehnt haben sich Laser-Materialbearbeitungstechnologien als echte Verbündete für Hersteller erwiesen, die ihnen dabei helfen, Qualität zu erreichen, ohne Kompromisse bei Produktionskosten und -geschwindigkeit einzugehen.

Man kann mit Recht sagen, dass die Lasertechnologie die Fertigungsindustrie verändert hat. Laser haben viele Bereiche des Herstellungsprozesses revolutioniert und eine Präzisionsfertigung ermöglicht. Hier sind nur einige Beispiele dafür, wie sich Laser positiv auf die Hersteller ausgewirkt haben:

Die Lasertechnologie hat heute im Vergleich zu noch vor wenigen Jahren erhebliche Fortschritte gemacht. Dank fortschrittlicher Laserstrahlen und kundenspezifischer Anwendungen können Hersteller heutzutage komplexe Prozesse schneller und effizienter abschließen.

Hier sind einige der wichtigsten Vorteile.

1. Präzision

Teile, die strenge Fertigungstoleranzen erfordern, benötigen hochpräzise Werkzeuge. Diese Präzision war traditionell eine Herausforderung, insbesondere für CNC-Maschinen. Mit der Zeit beeinträchtigen Belastung und Verschleiß die Genauigkeit, bis sie zum Problem werden. Doch selbst wenn Komponenten auf mikroskopischer Ebene fehlerhaft sind, können sie nicht den Herstellungsspezifikationen entsprechen.

Diese Präzision zeichnet Laser aus. Sie erhalten aus mehreren Gründen eine konsistente, hochpräzise Leistung, darunter:

2. Wiederholbarkeit

Präzision allein reicht nicht aus, um eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen. Ihre Prozesse benötigen eine hohe Wiederholgenauigkeit, insbesondere bei Großserienproduktionen. Laser bieten aus wichtigen Gründen eine hervorragende Wiederholgenauigkeit:

3. Flexibilität

Die Lasertechnologie lässt sich flexibel konfigurieren und ist daher ideal, um den sich verändernden Qualitätsanforderungen der Hersteller gerecht zu werden und gleichzeitig Zeit und Geld zu sparen.

Laser umfassen eine Vielzahl optischer Konfigurationen, die für jede Anwendung genau abgestimmt werden können. Konfigurationsänderungen werden von der Software verarbeitet, sodass Umstellungen und Anpassungen schnell und einfach zu implementieren sind.

Die Laserprogrammierung kann an unterschiedliche Formen, Tiefen, Längen, Geschwindigkeiten und mehr angepasst werden. Bei Maschinen, die nicht mit Lasertechnologie ausgestattet sind, sind diese Anpassungen tendenziell komplexer. Sie erfordern in der Regel umfangreiche manuelle Umrüstungen oder sogar Umrüstungen, um Änderungen zu berücksichtigen.

Auch Laserintegrationen sind flexibel. Für aktuelle Installationen oder Platzbeschränkungen stehen Roboter, Förderbänder und Tischlaserlösungen zur Verfügung.

In der Automobilindustrie werden Laser in nahezu jeder Phase des Fertigungsprozesses zur Qualitätssicherung eingesetzt. Qualitätsverbesserungen sind auch in der gesamten Fertigungsindustrie zu beobachten.

Hier sind einige konkrete Beispiele, die zeigen, wie Präzision, Wiederholbarkeit und Flexibilität den Unterschied machen.

Laserreinigung zum Ersetzen der Teilemaskierung

Das Maskieren von Teilen ist arbeitsintensiv und anfällig für menschliches Versagen. Dies führt zu Qualitätsproblemen und erhöht gleichzeitig den Ausschuss, die Nacharbeit und die Kosten. Dies kann den gesamten Beschichtungsprozess verlangsamen und zu einer minderwertigen Oberfläche führen.

Anstelle der Teilemaskierung wird eine örtliche Laserreinigung eingesetzt. Hersteller beschichten eine gesamte Oberfläche und reinigen den gewünschten Bereich, anstatt die Bereiche abzukleben, die vor der Beschichtung geschützt werden müssen. Das spart nicht nur Zeit, sondern reinigt die Teile auch präzise.

Durch die Laserreinigung werden Verunreinigungen einfach aus einem bestimmten Bereich entfernt, während andere Bereiche unberührt bleiben. Der Prozess ist schnell und vollständig automatisiert, wodurch manuelle Fehler vermieden und der Prozess beschleunigt wird.

Lokalisierte Texturierung als Ersatz für Schleifstrahlen

Strahlverfahren wie Sandstrahlen und Kugelstrahlen sind effizient, aber ungenau und können Oberflächen beschädigen. Im Vergleich dazu ist die Lasertexturierung ein hochgradig kontrollierter Prozess, der die Texturierung präziser Bereiche ermöglicht, ohne die Oberflächen zu beschädigen. Beispielsweise wird es zur Vorbereitung von Oberflächen für Beschichtungen wie thermische Spritzverfahren eingesetzt.

Während Sandstrahlen die Oberfläche beschädigen kann, indem es Mikrorisse und Einschlüsse erzeugt, verhindert die Lasertexturierung die Bildung von Rissen durch das Ätzen spezifischer Muster, die die Oberfläche stärken.

Strahlverfahren können zudem kostenintensiv sein, insbesondere für große Produktionsbetriebe. Auch Strahlmittel müssen recycelt und ersetzt werden. Die Lasertexturierung erreicht dieselben Ziele bei geringeren Betriebskosten, indem sie Mikromuster auf Oberflächen mit Mikrometerpräzision und genauer Wiederholbarkeit erzeugt. Dies erhöht die Oberflächenhaftung, Benetzbarkeit, Wärmeleitfähigkeit und Reibung.

Nachbehandlungsbeständige Markierungen

Die Gewährleistung von Transparenz und Verantwortlichkeit in der gesamten Lieferkette ist von entscheidender Bedeutung. Heutzutage müssen Hersteller jede Komponente sowohl aus Compliance- als auch aus Sicherheitsgründen dokumentieren.

Teilerückverfolgbarkeit und Qualität gehen Hand in Hand. In den letzten Jahrzehnten haben OEMs ihre Rückverfolgbarkeitskapazitäten verbessert, um Rückrufe und Produktfälschungen besser verwalten zu können.

Die Rückverfolgbarkeit von der Wiege bis zur Bahre erfordert, dass Hersteller die Rückverfolgbarkeit implementieren, sobald Teile hergestellt werden, damit sie während des gesamten Herstellungsprozesses und danach genau verfolgt werden können.

Hersteller, die Lasermarkierung verwenden, können Markierungen erzeugen, die außergewöhnlichem Verschleiß standhalten, einschließlich Strahlen, E-Beschichtung, Pulverbeschichtung und Wärmebehandlungen. Bei anderen Kennzeichnungstechnologien können diese Nachbearbeitungen dazu führen, dass Produktkennzeichnungen gelöscht oder unleserlich gemacht werden.

Laserschweißen ersetzt Ultraschall-Drahtbonden

Bei der Herstellung von Verbindungen zwischen Batterien und Stromschienen hat sich das Laserschweißen in der Batteriefertigung zu einer Alternative zum Ultraschall-Drahtbonden entwickelt.

Ultraschallbonden ist ein langsamer Prozess, der mehrere Maschinen und viel Platz erfordert, um die Produktionsanforderungen zu erfüllen. Laser werden seit einiger Zeit zum Reinigen und Vorbereiten von Oberflächen für das Ultraschall-Drahtbonden verwendet. Dazu ist eine saubere Oberfläche ohne Verunreinigungen erforderlich, um eine feste Verbindung zu bilden und eine endgültige Oberfläche mit niedrigem Widerstand zu erhalten. Dies ist zu einer Standardlösung geworden, um Abrieb zu vermeiden, der Batteriekomponenten beschädigen kann.

Das Ultraschallbonden weist jedoch Einschränkungen auf. Es kann beispielsweise nur für Überlappungsverbindungen verwendet werden. Schweißnähte können nicht so hergestellt werden, dass sie in kleine Räume passen, was die Batteriekonstruktionen einschränkt. Viele Hersteller beginnen in neueren Designs damit, das Ultraschallbonden durch Laserschweißen zu ersetzen.

Laserschweißen kann den Prozess beschleunigen und den Platzbedarf minimieren, indem etwa zehn Maschinen durch eine einzige ersetzt werden. Beim Laserschweißen können Oberflächen unterschiedlicher Qualität bearbeitet werden, es ist kein großer Kraftaufwand erforderlich, um die Teile während des Prozesses zusammenzuklemmen, und es gibt nur minimale Wärmeeinflusszonen.

Laserschweißen trägt auch dazu bei, die Qualität der Schweißnähte zu verbessern, indem es weniger Fehlerstellen und weniger Nacharbeit erzeugt.

Die Lasertechnologie hat sich in den letzten Jahren dramatisch weiterentwickelt und ihre Weiterentwicklung verändert die Fertigungsindustrie weiterhin. Mit der Lasertechnologie müssen sich Hersteller weniger Gedanken über Qualitätsprobleme machen, die bei herkömmlichen Technologien auftreten, was zu weniger Ausfallzeiten, weniger Nacharbeit und einer besseren Anpassungsfähigkeit zur Aufrechterhaltung von Qualität und Wiederholbarkeit führt.

Keven Tremblay ist seit mehr als sechs Jahren Elektro- und Automatisierungstechniker. Keven ist jetzt technischer Vertriebsspezialist bei Laserax, um Kunden die besten Laserlösungen vorzustellen. Seine Fachkenntnisse in der SPS-Programmierung und im Elektrodesign sowie in Bildverarbeitungssystemen ermöglichen es ihm, die Bedürfnisse der Kunden besser einzuschätzen und ihnen angepasste industrielle Automatisierungslösungen anzubieten. www.laserax.com