ProjektRECOR

Die Oberflächenfunktionalisierung mit Ultrakurzpulslasern eröffnet wichtige Perspektiven für zahlreiche industrielle Anwendungen: Verbesserung der tribologischen Eigenschaften, Kontrolle der Haftung, Reibungsminderung oder Optimierung funktionaler Leistungsmerkmale.

Bei der Bearbeitung von großflächigen Oberflächen oder komplexen Geometrien tritt jedoch eine wesentliche technologische Hürde auf: Das Bauteil kann nicht in einem einzigen Durchgang bearbeitet werden.

Das Verfahren muss dann in aufeinanderfolgenden Zonen, sogenannten Patches, arbeiten, die dem Scanfeld des Laserscanners entsprechen. Die Herausforderung wird entscheidend: eine perfekte Kontinuität zwischen diesen Zonen sicherzustellen – ohne sichtbare Fehler, ohne Überhitzung und ohne Beeinträchtigung der Eigenschaften.

Bestehende Methoden ermöglichen derzeit keine ausreichend präzise und dynamische Registrierung zwischen diesen Zonen, insbesondere im industriellen Umfeld.

Das Projekt RECOR soll diese Hürde überwinden, indem es fortschrittliche Lösungen zur Lokalisierung und dynamischen Registrierung entwickelt, die Robotik, Optik und Lasersteuerung kombinieren, um eine homogene Strukturierung großer Flächen zu ermöglichen.

Projekt mit einer Laufzeit von 24 Monaten, vom 1. Januar 2025 bis 31. Dezember 2026

Ziel des Projekts RECOR ist es, die Laseroberflächenstrukturierung großer Flächen durch eine präzise Positionierungskontrolle zuverlässig und industrietauglich zu machen.

Die Ziele sind:

• Entwicklung einer Lösung zur präzisen Lokalisierung bereits strukturierter Zonen
• Konzeption eines dynamischen Registrierungssystems, das eine Neupositionierung im Mikrometerbereich ermöglicht
• Steuerung des Laserkopfes, um eine perfekte Kontinuität zwischen den bearbeiteten Zonen sicherzustellen
• Optimierung von Größe und Positionierung der Patches, um eine homogene Bearbeitung zu gewährleisten
• Integration dieser Lösungen in eine repräsentative Industriemaschine
• Erreichen von Genauigkeiten, die den industriellen Anforderungen entsprechen (bis zu ±10 µm)

Endziel ist der Schritt von einem Machbarkeitsnachweis zu einer industrienahen Lösung (von TRL 2-3 auf TRL 5-6).

• Bereits strukturierte Zonen präzise erkennen – trotz der geringen Sichtbarkeit der Muster und der Einschränkungen durch Instrumentierung und Erfassungsbedingungen
• Eine präzise Neupositionierung der strukturierten Zonen sicherstellen, indem die begrenzte Absolutgenauigkeit von Industrierobotern durch eine Regelungsstrategie im geschlossenen Regelkreis ausgeglichen wird
• Robotergestützte Positionierung und feine Steuerung des Laserkopfes nach einem „Makro/Mikro“-Ansatz kombinieren, um die präzise Aneinanderreihung der strukturierten Zonen zu gewährleisten
• Das Laserverfahren an die tatsächlichen Toleranzen großer Industriebauteile anpassen, anstatt Fertigungsanforderungen vorzugeben, die mit den industriellen Möglichkeiten unvereinbar sind

Das Projekt RECOR wird im Rahmen eines LABCOM (gemeinsames Labor) durchgeführt, das industrielle Expertise und akademische Forschung verbindet:

• IREPA LASER – Projektkoordinator, Entwicklung und Integration der Lösungen
• Labor ICube
  • Team RDH (Robotics, Data Science and Healthcare Technologies)
  • Team IPP (Instrumentierung und photonische Verfahren)

Das Projekt RECOR ebnet den Weg für eine neue Generation industrietauglicher Verfahren zur Laseroberflächenstrukturierung.

Zuverlässige Strukturierungsverfahren für große Flächen
Die dynamische Registrierung sorgt für eine perfekte Kontinuität zwischen den Zonen und gewährleistet eine homogene Qualität ohne sichtbare Fehler.

Zugang zu großen und komplexen Bauteilen
Die entwickelten Lösungen ermöglichen die Bearbeitung von Bauteilen, die bisher nur schwer oder gar nicht zuverlässig strukturiert werden konnten.

Höhere Präzision und Wiederholgenauigkeit
Die Integration von Robotik und optischer Steuerung ermöglicht Genauigkeiten, die den industriellen Anforderungen entsprechen.

Schnellerer Industrietransfer
Das Erreichen hoher technologischer Reifegrade (TRL 5-6) erleichtert die rasche Integration der Lösungen in industrielle Umgebungen.

Ausbau der Expertise in fortschrittlichen Laserverfahren
Das Projekt festigt die Kompetenzen von IREPA LASER in den Bereichen Oberflächenfunktionalisierung, Robotik und Steuerung komplexer Prozesse.