System adaptacyjny do napraw i produkcji
Często niedoceniana technika napawania laserowego pozwala ratować uszkodzone części przed złomowaniem i wzmacniać nowe elementy. Wiązka lasera topi metal na powierzchni materiału obrabianego, a dysza proszkowa przesuwa się po powierzchni materiału obrabianego, odkładając na niej pojedyncze ścieżki lub całe warstwy nowego materiału. Niedostateczna kontrola nad tym procesem grozi jednak przegrzaniem i uszkodzeniem elementu napawanego laserowo. Aktualnie, do napawania elementu o złożonej geometrii potrzebne jest zaprogramowanie kilku ścieżek. W ramach projektu http://www.alasproject.eu/ ALAS (Adaptive laser cladding system with variable spot sizes) stworzono nowe, w pełni zautomatyzowane i przyjazne dla użytkownika adaptacyjne rozwiązanie, które dostosowuje szerokość ścieżki. Opracowany w projekcie ALAS prototyp zawiera modułową głowicę napawającą z modułem powiększenia, który można dostosować do różnych części, takich jak łączniki światłowodowe, kolimatory i dzielniki wiązki. Dzięki zróżnicowaniu szerokości ścieżki, głowica może dostosowywać się do części o skomplikowanych kształtach, co eliminuje potrzebę ludzkiej ingerencji. System monitorowania w czasie rzeczywistym oparty na współosiowym maszynowym systemie wizyjnym kontroluje akumulację ciepła w obrabianej części. System sterowania w zamkniętej pętli modyfikuje moc wiązki lasera odpowiednio do szerokości jeziorka, mierzonej kamerą opartą na czujnikach obrazu CMOS (komplementarny półprzewodnik z tlenku metalu). Innym ważnym elementem koncepcji ALAS jest system sterowania wysokiego poziomu (HLCS), który umożliwia ustawianie ważnych parametrów w systemie optycznym i sterowniku ALAS. Są to szerokość ścieżki w każdej pozycji ścieżki narzędzia, szybkość procesowa lasera, ustawienie systemu optycznego oraz wymagana moc lasera w różnych ustawieniach. HLCS interpoluje szerokości wiązki lasera w każdym punkcie ścieżki narzędzia i wysyła zależną od czasu tabelę do sterownika na bazie programowalnych układów logicznych (FPGA). Projekt ALAS powinien doprowadzić do znacznych postępów w kilku obszarach w dziedzinie obróbki materiałów, zwłaszcza w naprawie elementów o skomplikowanych kształtach i wytwarzaniu złożonych struktur 3D. Naprawianie metalowych komponentów do wytwarzania energii, urządzeń przemysłowych, transportu oraz przemysłu petrochemicznego i lotniczego to tylko kilka z wielu potencjalnych zastosowań, w których można użyć nowo opracowanego systemu napawania laserowego. W Internecie pod adresem http://www.youtube.com/watch?v=X1jLhtK-JnA&feature=youtu.be dostępny jest film z projektu.
Słowa kluczowe
System adaptacyjny, naprawy, produkcja, napawanie laserowe, rozmiary plamki, FPGA
