投稿者: Shinagawamotkyni

Was ist Kupfer?

Kupfer ist ein Element mit der Ordnungszahl 29, dargestellt durch das Elementsymbol Cu.

Aufgrund seiner sehr guten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit wird es häufig als Material für elektrische Leitungen, elektronische Bauteile, Generatoren, Solarzellen und Kühler verwendet. Kupfer hat außerdem einen relativ niedrigen Schmelzpunkt und kann in verschiedene Formen gegossen werden, nachdem es geschmolzen ist.

Es ist ein sehr haltbares Material, da es rostfrei und chemisch stabil ist. Daher wird es häufig in Bereichen verwendet, in denen eine lange Lebensdauer erforderlich ist, wie z. B. bei Baumaterialien, Schiffen, Autoteilen, Wasserleitungen, Heizungen und Kühlern.

Kupfer wird auch in der Lebensmittelverarbeitung und in medizinischen Geräten verwendet, da sich auf seiner Oberfläche Kupferoxid bildet, das Bakterien und Viren abtöten kann.

Anwendungen von Kupfer

Nachfolgend einige der typischen Anwendungen von Kupfer:

1. Elektrische und elektronische Geräte
Verdrahtung und Leiterplatten, Motor- und Transformatorspulen, etc.

2. Bau- und Konstruktionsmaterialien
Außenwände und Bedachungsmaterialien, Innenräume von Gebäuden, Türknöpfe und Handläufe, etc.

3. Automobil- und Schiffskomponenten
Motorenteile, Kühlsystemrohre, Schiffsschrauben und elektrische Leitungen, etc.

4. Medizinische Geräte
Oberflächen für chirurgische Instrumente und medizinische Geräte, etc.

5. Lebensmittelverarbeitung und Kochgeräte
Töpfe, Pfannen, Auflaufformen, etc.

6. Fertigung
Kupferbleche, Maschinenteile, Rohre und Rohrleitungen, Baumaterialien, etc.

Arten von Kupfer

Es gibt verschiedene Arten von Kupfer, darunter auch Legierungen. Einige von ihnen sind:

1. Sauerstofffreies Kupfer

Bei sauerstofffreiem Kupfer handelt es sich um Kupfer, das durch Entfernen von Sauerstoff gereinigt wurde. Sauerstoff beeinträchtigt die elektrische Leitfähigkeit von Kupfer, weshalb sauerstofffreies Kupfer mit hoher elektrischer Leitfähigkeit bevorzugt wird, wenn Kupfer als Werkstoff für elektrische Leitungen und elektronische Bauteile verwendet wird.

2. Zähes Pechkupfer

Hierbei handelt es sich um Kupfer mit erhöhter Festigkeit, die auf das Vorhandensein geringer Mengen an Verunreinigungen zurückzuführen ist. Diese Verunreinigungen bestehen aus feinen Partikeln wie Kupferoxid und Kupfereisen, die die Festigkeit erhöhen, indem sie das Kupfer aus feinen kristallinen Partikeln zusammensetzen.

3. Kupferphosphat

Dieses Kupfer hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, da der Sauerstoff durch die Zugabe von Phosphorsäure entfernt wird. Phosphorsäure kann sich in Kupfer auflösen und verfestigen und entfernt Verunreinigungen wie Kupferoxid und Eisenoxid.

4. Sonstige

Darüber hinaus gibt es Bronze, Weißkupfer, Neusilber, Messing, Aluminiumbronze, Titankupfer und Chromkupfer.

Eigenschaften von Kupfer

1. Wärmeleitfähigkeit

Kupfer gehört zu den Metallen mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit. Kupfer ist in der Lage, Wärmeenergie schnell und gleichmäßig zu übertragen, so dass die Wärme schnell von der Quelle abgeleitet werden kann und Wärmeschwankungen und Temperaturunterschiede begrenzt werden. Wärme in elektronischen Geräten und Kühlsystemen kann gleichmäßig verteilt und effizient gekühlt werden.

2. Elektrische Leitfähigkeit

Kupfer leitet elektrische Ströme gut und ermöglicht so die effiziente Übertragung von elektrischen Signalen und Strom, eine wichtige Eigenschaft in elektrischen Schaltungen wie elektronischen Geräten und Stromleitungen. Die ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit von Kupfer verringert den Verlust von elektrischen Signalen und Strom.

3. Nicht-magnetisch

Reines Kupfer ist nicht magnetisch und wird nicht von Magneten angezogen. Diese Eigenschaft ist auf die atomare Struktur des Kupfers und die Anordnung seiner Elektronen zurückzuführen.

Die magnetischen Eigenschaften von Kupfer können sich jedoch ändern, wenn die Kristallstruktur von Kupfer verändert wird, wie z. B. bei Kupferlegierungen oder wenn Verunreinigungen vorhanden sind. Bei Kupfer-Nickel-Legierungen und Kupfer-Mangan-Legierungen zum Beispiel wird Kupfer durch die Beimischung von Nickel- und Manganverunreinigungen magnetisch.

4. Korrosionsbeständigkeit

Kupfer ist sehr korrosionsbeständig und weist unter vielen Umweltbedingungen eine hohe Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit auf. Dies ist auf die Oxidschicht zurückzuführen, die sich auf der Oberfläche von Kupfer bildet.

Die Kupferoberfläche ist in der Regel von einer dünnen Oxidschicht (Kupferoxid) bedeckt, die selbstheilend ist und die Kupferoberfläche durch die Regenerierung einer neuen Oxidschicht schützt. Die Oxidschicht entsteht durch die Reaktion von Kupfer-Ionen im Inneren des Kupfers mit Sauerstoff und Feuchtigkeit von außen.

5. Verformbarkeit und Duktilität

Kupfer ist ein schmiedbares und verformbares Metall. Diese Eigenschaften ergeben sich aus den Eigenschaften der kristallinen Struktur von Kupfer und den Bindungen zwischen seinen Atomen.

Die Verformbarkeit ist die Eigenschaft des Kupfers, seine kristalline Struktur zu verändern und bei Erwärmung weich zu werden. Bei Raumtemperatur ist Kupfer normalerweise relativ hart, aber wenn es auf hohe Temperaturen erhitzt wird, vergrößern sich die Lücken zwischen den Kristallen, wodurch das Kupfer weicher wird und sich leicht umformen lässt. Diese Eigenschaft kann genutzt werden, um Kupfer leicht zu schmieden oder zu walzen.

Dehnbarkeit ist die Eigenschaft, sich beim Ziehen zu dehnen und zu strecken. Kupfer hat eine glatte, dicht gepackte kristalline Struktur, was bedeutet, dass die Atome zwischen den Kristallen dazu neigen, zu verrutschen, wenn Zugkräfte wirken. Kupfer lässt sich daher leicht dehnen, wenn Zugkräfte auf es einwirken.

6. Löslichkeit

Die hohe Schmelzbarkeit (Löslichkeit) von Kupfer mit anderen Metallen bedeutet, dass Kupfer leicht mit anderen Metallen legiert oder verbunden werden kann und eine breite Palette von Kupferlegierungen hergestellt wird.

Messing zum Beispiel ist eine der häufigsten Kupferlegierungen und besteht hauptsächlich aus Kupfer und Zink. Die Eigenschaften von Messing variieren je nach dem Verhältnis von Kupfer zu Zink, wobei die elektrische und thermische Leitfähigkeit, die Korrosionsbeständigkeit und die Bearbeitbarkeit von Messing genutzt werden.

Kupfer-Nickel-Legierungen bestehen ebenfalls aus den Hauptbestandteilen Kupfer und Nickel. Die Eigenschaften variieren je nach Nickelgehalt und Kupfer-Nickel-Legierungen haben eine Vielzahl von Eigenschaften wie gute Korrosionsbeständigkeit, magnetische Eigenschaften und hohe Festigkeit.

Weitere Informationen zu Kupfer

Weitere Eigenschaften von Kupfer

Kupfer hat außerdem die folgenden Eigenschaften:

Schweißeignung
In Verbindung mit anderen Metallen weist es hervorragende Schweißeigenschaften auf und ist daher für Schweißarbeiten geeignet.

Abriebfestigkeit
Kupfer ist abriebfest und weist eine hohe Reibungs- und Verschleißfestigkeit auf.

Geringe Reibungseigenschaften
Kupfer hat einen relativ geringen Reibungswiderstand, was bedeutet, dass weniger Schmiermittel und Fette benötigt werden können.

Hitzebeständigkeit
Kupfer ist beständig gegen hohe Temperaturen und bietet eine stabile Leistung in Hochtemperaturumgebungen und in Situationen, in denen eine Hochtemperaturbehandlung erforderlich ist.

Antibakterielle Eigenschaften
Kupferoberflächen hemmen das Wachstum von Bakterien und Viren.

Wiederverwertbarkeit
Kupfer, das als Abfall oder Altprodukt zurückgewonnen wird, kann wiederverwendet werden.

Ästhetik
Kupfer hat einen hellen, rötlichen Farbton und ist ein ästhetisch ansprechendes Metall.

Durchlässigkeit für magnetische Felder
Kupfer ist eines der Metalle mit einer hohen Magnetfeldpermeabilität. Die Magnetfeldpermeabilität ist ein Maß dafür, wie viel magnetischen Fluss ein Material durch ein Magnetfeld passieren lässt. Im Allgemeinen haben Metalle Eigenschaften, die Magnetfelder behindern, aber Kupfer hat eine sehr hohe Magnetfeldpermeabilität, die es dem Magnetfluss ermöglicht, relativ leicht hindurchzudringen.

Aufgrund seiner hohen Magnetfeldpermeabilität wird Kupfer beispielsweise in magnetischen Geräten und Magnetfeldsensoren wie Elektromagneten und Transformatorspulen oder als Kernmaterial in elektromagnetischen Induktoren und Transformatoren verwendet. Die Magnetfeldpermeabilität von Kupfer ist jedoch geringer als die anderer magnetischer Werkstoffe (z. B. Eisen und Kobalt), so dass magnetische Werkstoffe besser geeignet sein können als Kupfer, wenn eine hohe magnetische Permeabilität erforderlich ist.

Was ist eine Flachschleifmaschine?

Flachschleifmaschinen sind Schleifmaschinen, die die flache Oberfläche von Werkstücken schleifen.

Sie werden am häufigsten bei der maschinellen Bearbeitung eingesetzt. Beim Flachschleifen wird die Ebenheit eines Werkstücks erhöht, indem das Werkstück bewegt und die Oberfläche an eine rotierende Schleifscheibe angelegt wird.

Es ist das am weitesten verbreitete Schleifverfahren, da es für eine breite Palette von Produkten eingesetzt werden kann.

Anwendungen von Flachschleifmaschinen

Flachschleifmaschinen werden in der Regel für die Endbearbeitung von Werkstücken wie z. B. gehärtetem Stahl eingesetzt, die hauptsächlich flache Geometrien aufweisen. Der Umfang der zu schleifenden Werkstücke ist weitaus geringer als beim Fräsen und anderen Methoden der Flachbearbeitung.

Auf einer Flachschleifmaschine mit horizontaler Spindel und quadratischem Tisch wird ein Schnitt gemacht, wenn der Tisch umgedreht wird, während er sich von einer Seite zur anderen bewegt, aber der Schnitt beträgt 0,01 bis 0,2 mm beim Schruppschleifen und maximal 0,01 mm beim Schlichtschleifen, normalerweise etwa 0,005 mm. Durch das Schleifen mit einer Schleifscheibe kann die Oberfläche jedoch sehr genau bearbeitet werden.

Funktionsweise der Flachschleifmaschinen

Bei Flachschleifmaschinen kommt eine rotierende Schleifscheibe mit der Werkstückoberfläche in Berührung, um Oberflächenunregelmäßigkeiten und Fremdkörper zu entfernen. Das Ergebnis des Flachschleifens hängt von den folgenden Schleifbedingungen ab:

1. Anzahl der Umdrehungen der Schleifscheibe

Die Anzahl der Umdrehungen der Schleifscheibe wird durch die Umfangsgeschwindigkeit bestimmt. In der Regel kann mit einer Flachschleifmaschine eine Umfangsgeschwindigkeit von 1200-1800 m/min erreicht werden.

Es gibt eine maximale Betriebsumfangsgeschwindigkeit, d. h. eine maximale Geschwindigkeit, mit der eine Schleifscheibe gefahrlos eingesetzt werden kann. Die Schleifscheibendrehzahl muss deshalb so eingestellt werden, dass sie diese Umfangsgeschwindigkeit nicht überschreitet.

Die Schleifscheibengeschwindigkeit wirkt sich sowohl auf die Schleifscheibe als auch auf das Werkstück aus. Bei einer Erhöhung der Schleifscheibendrehzahl lassen sich drei Merkmale beobachten: Der Verschleiß der Schleifscheibe wird verringert, die Menge des geschliffenen Werkstücks wird erhöht und die Oberflächentemperatur der Schleifscheibe wird verringert.

2. Werkstückvorschubgeschwindigkeit

Die Werkstückvorschubgeschwindigkeit ist die Vorschubgeschwindigkeit des Tisches. Sie variiert je nach Material und Härte des Werkstücks sowie der gewünschten Oberflächenrauheit, wird aber im Allgemeinen auf 30 000 – 50 000 mm/min für das Feinschleifen eingestellt.

3. Schnitttiefe der Schleifscheibe

Die Schnitttiefe, mit der die Schleifscheibe in das Material eindringt, bestimmt die Menge des in einem einzigen Arbeitsgang abgetragenen Materials. Ist die Schnitttiefe niedrig, ist der Schleifwiderstand gering und die Schleifscheibe verschleißt weniger. Das Ergebnis ist ein schön bearbeitetes Werkstück.

Ist die Schnitttiefe groß, wird mehr Material abgetragen, aber die Oberfläche ist rauer. Große Schnitttiefen führen auch zu einer geringeren Lebensdauer der Schleifscheibe, weshalb Vorsicht geboten ist.

Arten von Flachschleifmaschinen

Flachschleifmaschinen lassen sich nach der Form des Tisches, auf den das Werkstück aufgesetzt wird und nach der Form der Schleifspindel, auf die die Schleifscheibe aufgesetzt wird, in mehrere Kategorien einteilen:

1. Klassifizierung nach Tischform

Nach der Form des Tisches kann man sie in quadratische Tische und Rundtische einteilen. Im Vergleich von quadratischem und Rundtisch hat der quadratische Tisch eine kleinere Kontaktfläche zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück, was ein präzises Schleifen ermöglicht, obwohl die Bearbeitungsleistung geringer ist.

Der Rundtischtyp hat eine größere Kontaktfläche zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück, was zu einer höheren Schleifleistung führt. Die Schleifscheibe wird im Allgemeinen wegen ihrer geringen Kohäsion und großen Korngröße ausgewählt. Allerdings ist die Schleifoberfläche tendenziell etwas schlechter, da die Drehgeschwindigkeit je nach Schleifposition variiert.

Die Wahl des geeigneten Schleifverfahrens richtet sich nach dem Schleifbereich des Werkstücks im Verhältnis zur Scheibenbreite und der gewünschten Oberflächengüte.

2. Klassifizierung nach Achsrichtung der Scheibe

Schleifscheiben mit quadratischem Tisch können je nach der Form der Schleifscheibenachse in drei Typen eingeteilt werden: den Typ mit horizontaler Achse, bei dem die Schleifscheibenspindel waagerecht zum Boden steht; den Typ mit vertikaler Achse, bei dem die Schleifscheibenspindel senkrecht zum Boden steht; und den Typ mit Portal, der über ein verschiebbares Teil verfügt, um den Schleifscheibenspindelkopf horizontal zu bewegen.

Beim Typ mit horizontaler Achse und quadratischem Tisch wird die Oberfläche des Werkstücks mit der Außenfläche der Schleifscheibe geschliffen. Es ist ein hochpräzises Schleifen möglich. Je nachdem, wie der Tisch im Verhältnis zur Schleifscheibenachse bewegt wird, sind Einstech-, Quer- und Schrägschleifen möglich.

Der quadratische Tisch mit vertikaler Achse ist ein Schleifverfahren mit einer großen Fläche zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück. Es handelt sich also um ein Schleifverfahren, das bei großen Werkstückflächen eingesetzt wird. Es gibt viele verschiedene Typen derselben Flachschleifmaschine mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen. Es ist wichtig, die für den jeweiligen Zweck geeignete Schleifmaschine zu verwenden.

Was ist Hydraulikmotor?

Ein Hydraulikmotor ist ein Gerät, das hydraulische Energie zur Erzeugung einer Rotationskraft nutzt.

Die hydraulische Energie wird in der Regel von einer Hydraulikpumpe oder ähnlichem geliefert. Viele Produkte sind so konstruiert, dass sie eine Umkehrung der Drehrichtung ermöglichen, indem sie die Richtung des Öls ändern.

Das Volumen ist im Verhältnis zur Leistung gering, und es sind kompakte Konstruktionen möglich. Da das Öl im Grunde nur fließt, ist die Struktur einfach und kann verkleinert werden. Da mit einem kleinen Volumen große Kräfte erzeugt werden können, werden sie in Anwendungen eingesetzt, bei denen große Kräfte erforderlich sind.

Darüber hinaus bestehen die meisten Bestandteile aus Metall und können an Orten mit hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit und hohem Staubaufkommen eingesetzt werden. Sie werden häufig in schweren Baumaschinen eingesetzt und können unter Wasser verwendet werden. Durch ihren einfachen Aufbau sind sie im Falle einer Panne leicht zu reparieren.

Verwendungszwecke von Hydraulikmotoren

Hydraulikmotoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Nachstehend einige Beispiele für den Einsatz von Hydraulikmotoren

1. Baumaschinen

Hydraulikmotoren werden als Antriebsquelle in Baumaschinen wie Planierraupen und Flößerkränen eingesetzt. Diese Maschinen übernehmen schwere Aufgaben wie das Ausheben des Bodens oder den Transport von Baumaterialien. Hydraulikmotoren erzeugen ein hohes Drehmoment und eine hohe Leistung, was die Arbeitseffizienz verbessert.

2. Landmaschinen

In der Landwirtschaft werden Hydraulikmotoren häufig zum Antrieb von Maschinen wie Traktoren und Mähdreschern eingesetzt. In Traktoren werden Hydraulikmotoren zum Antrieb von Anbaugeräten wie Grubbern und Anhängern verwendet. In Mähdreschern sind Hydraulikmotoren auch bei der Ernte wichtig, um die Mechanismen zum Ernten und Schälen von Getreide anzutreiben.

3. Flugzeuge und Schiffe

Leichte, drehmomentstarke Hydraulikmotoren werden häufig in Flugzeugen und Schiffen eingesetzt. In Flugzeugen können Hydraulikmotoren zum Ausfahren und Einfahren von Flügelklappen und Fahrwerken verwendet werden.

In Schiffen werden Hydraulikmotoren auch zur Steuerung von Rudern und zum Antrieb von Kränen verwendet. Die Ruder von Schiffen erfordern große Kräfte und eine präzise Steuerung, wofür Hydraulikmotoren am besten geeignet sind.

Prinzip der Hydraulikmotoren

Hydraulikmotoren sind Geräte, die die Druckenergie einer Flüssigkeit in eine mechanische Rotationskraft umwandeln. Der Hydraulikmotor wird durch eine Pumpe oder einen Druckumwandler mit Öl versorgt. Das zugeführte Öl erzeugt die für den Hydraulikmotor erforderlichen hydrodynamischen Kräfte.

Hydraulikmotoren haben interne Betriebskomponenten. Zu den üblichen Komponenten gehören Kolben, Getriebe und Rotoren. Diese Bauteile sind für die Aufnahme des Flüssigkeitsstroms und die Erzeugung der Rotationskraft verantwortlich.

Wenn dem Hydraulikmotor Flüssigkeit zugeführt wird, steht diese unter Druck. Dieser Druck treibt die Betriebskomponenten an und erzeugt eine Drehkraft. Der spezifische Funktionsmechanismus hängt vom Typ des Hydraulikmotors ab, aber im Allgemeinen werden durch den Druck häufig Kolben angetrieben und Zahnräder gedreht.

Arten von Hydraulikmotoren

Zu den Arten von Hydraulikmotoren gehören Kolbenmotoren, Getriebemotoren und Lamellenmotoren.

1. Kolbenmotoren

Hierbei handelt es sich um eine Vorrichtung, die eine Drehkraft durch einen innenliegenden Kolben erzeugt. Durch den Druck der Flüssigkeit wird der Kolben hin- und herbewegt, was durch einen internen Mechanismus in eine Drehkraft umgewandelt wird. Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads und ihres Ausgangsdrehmoments werden sie manchmal in Hochleistungshydrauliksystemen eingesetzt.

2. Getriebemotoren

Dieses Gerät erzeugt eine Drehkraft durch ein intern angeordnetes Zahnrad. Das Getriebe wird durch hydraulischen Druck in Drehung versetzt und die Drehkraft wird von der Ausgangswelle abgeleitet. Sie haben eine kompakte, einfache Struktur und können sich mit hohen Geschwindigkeiten drehen.

3. Lamellenmotor

Dieses Gerät erzeugt die Rotationskraft durch ein innenliegendes Laufrad. Das Laufrad wird durch den Druck der Flüssigkeit in Drehung versetzt und dreht sich an der Abtriebswelle. Er zeichnet sich durch seine Langlebigkeit und seinen leisen Betrieb aus.

Weitere Informationen über Hydraulikmotoren

Drehgeschwindigkeit von Hydraulikmotoren

Die Drehzahl eines Hydraulikmotors ergibt sich aus dem Öldurchsatz durch den Hydraulikmotor, dem Ausschubvolumen und dem volumetrischen Wirkungsgrad. Der Öldurchsatz wird durch das Hydraulikaggregat bestimmt, während die beiden anderen aus den Eigenschaften des Hydraulikmotors ermittelt werden können.

Die Formel lautet: Öldurchfluss multipliziert mit dem volumetrischen Wirkungsgrad und dividiert durch das Verdrängungsvolumen. Ist die Durchflussmenge bekannt, kann die erforderliche Drehzahl eingesetzt und die Spezifikation des Hydraulikmotors berechnet werden. Wenn der Hydraulikmotor bekannt ist, wird das Hydraulikaggregat durch Berechnung des Durchflusses ausgewählt, der die erforderliche Drehzahl erfüllt.

Neben der Drehzahl muss auch das Ausgangsdrehmoment des Hydraulikmotors berechnet werden. Die Formel ist die Druckdifferenz am Einlass/Auslass multipliziert mit dem Ausschubvolumen und dem mechanischen Wirkungsgrad und geteilt durch 2π. Die Druckdifferenz am Einlass/Auslass wird durch die Spezifikationen des Hydraulikaggregats bestimmt, während die beiden anderen durch die Eigenschaften des Hydraulikmotors bestimmt werden.

Was ist ein Schweißroboter?

Schweißroboter sind Industrieroboter, die Schweißvorgänge automatisch durchführen können. Sie werden hauptsächlich in Fabriken eingesetzt, die Autos, Flugzeuge usw. herstellen.

Schweißroboter können eingesetzt werden, um Arbeitskräfte zu sparen und die Produktivität zu steigern. Schweißroboter können denselben Vorgang schnell und genau wiederholen, so dass sie die Arbeitseffizienz durch kurze und stabile Arbeitsabläufe erhöhen und das Risiko von Arbeitsunfällen wie Verbrennungen beim Schweißen und Gesundheitsgefahren durch das Einatmen schädlicher Gase während des Schweißens sowie durch menschliches Versagen verursachte Fehler verringern können.

Beim Schweißen ist es schwierig, das Aussehen, die Dichte usw. des Schweißbereichs einzustellen, und die Qualität des Schweißvorgangs ist schwer zu stabilisieren, da die Fähigkeiten jedes einzelnen Arbeiters einen großen Einfluss auf die Qualität des Schweißvorgangs im manuellen Betrieb haben. Schweißroboter sind ebenfalls Industrieprodukte, daher gibt es winzige Rattergeräusche an den Arbeitsachsen, aber die individuellen Unterschiede zwischen den Robotern werden auf den Millimeter genau kontrolliert, so dass die Reproduzierbarkeit der Arbeit extrem hoch ist.

Qualitätsschwankungen können so weit wie möglich minimiert werden, ohne dass dies von den Fähigkeiten der Bediener abhängt, so dass stets einheitliche Produkte hergestellt werden können. Dies führt zu einer verbesserten Qualitätszuverlässigkeit.

Anwendungen der Schweißroboter

Schweißroboter werden dort eingesetzt, wo der Schweißprozess unbemannt, automatisch und effizient ist. Indem dem Schweißroboter eine Reihe von Arbeitsabläufen und Prozessen beigebracht werden, kann die Arbeit selbst unbemannt ausgeführt werden. Die Attraktivität von Schweißrobotern besteht darin, dass sie durch die Einsparung von Arbeitskräften die Arbeitskosten senken und eine Verringerung der Arbeitseffizienz aufgrund von Personalknappheit verhindern können.

Bei manuellen Schweißverfahren muss in Bereichen mit hohen Temperaturen gearbeitet werden, in denen das Metall schmilzt, so dass die Gefahr von Verbrennungen durch Schweißspritzer, die beim Schweißen entstehen können, von Erblindung durch Reizlicht und von Gesundheitsgefährdung durch schädliche Gase groß ist. Schweißroboter tragen auch dazu bei, die Sicherheit der Arbeitsumgebung zu verbessern.

Funktionsweise der Schweißroboter

Schweißroboter haben eine Armform, die einer menschlichen Hand ähnelt, und sind mit vielen Gelenken ausgestattet, um eine reibungslose Bewegung zu ermöglichen. Es gibt jedoch auch Schweißroboter mit weniger Gelenken und einem engeren Bewegungsbereich, die schwerere Gegenstände handhaben können, und Schweißroboter mit mehr Gelenken, die detailliertere Bewegungen ausführen können.

Schweißroboter haben einen Schweißbrenner am Ende des Arms, der ausgetauscht werden kann, um eine Vielzahl von Schweißverfahren zu ermöglichen. Durch die Anbringung einer Vorrichtung zum Einsetzen von Teilen anstelle des Schweißbrenners am Ende des Arms kann der Roboter auch als Transfer-/Handhabungsroboter verwendet werden, was die Automatisierung von anderen Vorgängen als dem Schweißen ermöglicht.

Weitere Informationen über Schweißroboter

1. Teachen von Schweißrobotern

Beim Teachen werden den Schweißrobotern Schweißvorgänge und Arbeitsabläufe beigebracht und sie so programmiert, dass sie automatisch arbeiten. Der Roboter kann nur die im Programm festgelegten Aufgaben ausführen. Das Teachen ist eine äußerst wichtige Aufgabe, da die Genauigkeit des Schweißvorgangs stark von anderen Faktoren als dem Schweißroboter abhängt, z. B. von der Fehlausrichtung des Werkstücks beim Einrichten der Teile und von der Oberflächengenauigkeit der Schweißfläche.

Die Lehrprogrammierung erfolgt mit Hilfe von SPS (speicherprogrammierbaren Steuerungen) oder Mikrocontrollern, die als Sequenzer bezeichnet werden, wobei die Bezeichnungen je nach Hersteller unterschiedlich sind. Die wichtigste Programmiersprache ist das Ladder-Diagram, das aus intuitiven Leiter-ähnlichen Blöcken besteht. Die beiden wichtigsten Lehrmethoden sind:

Offline-Teaching
Das Offline-Teaching kann durch die Verwendung von 3D-Daten auf einem Computer erfolgen, um die Koordinaten des Schweißpunkts zu erhalten, und dann durch die Simulation und Übertragung der Daten auf den Roboter oder durch die direkte Programmierung des Schweißvorgangs im Roboter. Abhängig von der Verarbeitungsgenauigkeit des Produkts oder der Vorrichtung kann es sein, dass es nicht immer gemäß den 3D-Daten funktioniert, daher ist es notwendig, das Online-Teaching im nächsten Abschnitt zu kombinieren, um die Genauigkeit des Teachens zu verbessern.

Online-Teaching
Beim Online-Teaching bewegt der Bediener den Roboter über eine Fernbedienung direkt, um eine Reihe von Schweißvorgängen auszuführen. Der Roboter merkt sich diese Bewegungen und reproduziert genau dieselben Bewegungen.

Diese Methode des Online-Teachings wurde ursprünglich für das Teachen verwendet, war aber schwierig, da es viel Zeit in Anspruch nahm, jeden Schweißvorgang durch das Bewegen des Roboters nacheinander einzurichten, und der Roboter während des Teachen nicht benutzt werden konnte. In den letzten Jahren hat sich das Offline-Teaching zur Norm entwickelt.

Das Offline-Teaching hat sich daher in den letzten Jahren durchgesetzt. Je nach der Bearbeitungsgenauigkeit des Produkts oder der Vorrichtung können jedoch Feineinstellungen am tatsächlichen Werkstück erforderlich sein, so dass die Lehrmethode je nach Bedarf flexibel umgestellt werden muss. 

2. Qualifikationen für das Teachen von Schweißrobotern

Für das Teachen von Schweißrobotern ist eine spezielle Ausbildung erforderlich.

Der Unterricht erfordert Kenntnisse in der Programmierung, in der Simulationstechnik mit 3D-Daten und in den Schweißverfahren. Die Optimierung der Schweißprozessreihenfolge und Haltungsänderungen des Schweißroboters können die Effizienz des Schweißprozesses oft erheblich verbessern, und die Fähigkeiten des Bedieners, der das Teachen durchführt, machen sich bemerkbar, so dass eine Schulung durch erfahrenes internes oder externes Lehrpersonal erforderlich ist.

3. Steuerung von Schweißrobotern durch Sensoren

Bei großen Teilen kommt es häufig zu einer Fehlausrichtung des Schweißteils aufgrund von Bearbeitungs- und Montagefehlern im vorherigen Prozess. In den letzten Jahren hat die Sensortechnik an Bedeutung gewonnen, bei der Sensoren am Roboter angebracht werden, um automatisch auf Ausrichtungsfehler des Schweißteils zu reagieren. Zu den Sensoren gehören vor allem Drahtberührungssensoren und Laser-Wegsensoren für die Vorabtastung vor dem Schweißen sowie Lichtbogen- und visuelle Sensoren für die Echtzeitabtastung während des Schweißens.

Die Sensortechnologie wird sich in Zukunft weiter entwickeln, da Schweißroboter Ausrichtungsfehler automatisch kompensieren können, wodurch detaillierte manuelle Korrekturen beim Einlernen überflüssig werden und die Produktqualität stabiler wird.

Was ist Hohlleiter?

Ein Hohlleiter ist ein Rohr, durch das elektromagnetische Wellen im Bereich von Mikrowellen oder Millimeterwellen laufen.

Im weitesten Sinne kann der Begriff sowohl für Schallwellen als auch für sichtbares Licht verwendet werden, so dass er auch optische Fasern usw. einschließt, aber im Allgemeinen wird er als Bezeichnung für ein Rohr verwendet, das elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen im Bereich von Mikrowellen und Millimeterwellen durchlässt. Die Form ist eine hohle Röhrenstruktur mit quadratischem oder rundem Querschnitt.

Mikrowellen werden in Mikrowellenherden verwendet und sind sehr effektiv bei der Erwärmung von Gegenständen. Aufgrund ihrer großen Wellenlänge können jedoch keine Glasfasern verwendet werden, sondern es müssen spezielle Hohlleiter für Mikrowellen eingesetzt werden, um die Wellen von der Mikrowellenquelle zum Verarbeitungssystem zu übertragen.

Verwendungszwecke von Hohlleitern

Hohlleiter werden häufig in Hochleistungs-Mikrowellengeneratoren, für Radarantennen und zur Übertragung von Signalen im Millimeterwellenbereich eingesetzt. Bei Mikrowellenherden beispielsweise ist das Magnetron des Mikrowellengenerators im Inneren des Gehäuses installiert und kann die Mikrowellen direkt abstrahlen, wenn die Leistung gering ist, wie bei Haushaltsmikrowellenherden.

Bei höheren Leistungen werden jedoch die Magnetrons selbst durch die Mikrowellen zerstört, so dass der Bestrahlungsprozess an anderer Stelle erfolgen muss. Hochleistungsmikrowellen können durch den Anschluss eines Hohlleiters an die Bearbeitungskammer, in der die Erhitzung oder sonstige Bearbeitung stattfindet, bereitgestellt werden.

Hohlleiter werden auch in der Radartechnik eingesetzt, wo sie als Schlitzantennen, zur Abstrahlung von Radiowellen und zur Auswertung von HF- und anderen Kommunikationsübertragungen dienen. Mikrowellen können mit Koaxialkabeln übertragen werden, aber Hohlleiter werden häufig für Sub-THz-Anwendungen im Millimeterwellenbereich verwendet.

Prinzip von Hohlleitern

Das Prinzip eines Hohlleiters besteht darin, dass er die physikalischen Eigenschaften der elektromagnetischen Wellen der Zielfrequenz nutzt, um sich durch das Rohr auszubreiten, wobei sich je nach Form des Rohrs Ausbreitungsmoden bilden. In den häufig in Hohlleitern verwendeten Strukturen gibt es keine eingebauten Leiter, so dass die internen Verluste gering sind und sich elektromagnetische Wellen mit relativ hoher Leistung ausbreiten können.

Ein Beispiel: Die elektromagnetischen Wellen mit einer Frequenz von 2,45 GHz, die häufig in Mikrowellenherden verwendet werden, sind ebenfalls Mikrowellen, und die Wellenlänge dieser Mikrowellen beträgt 12,2 cm. Sollen Mikrowellen einen Mikrowellenherd durchdringen, muss der Durchmesser des Hohlleiters etwa der Wellenlänge von 12,2 cm entsprechen, und je größer die Wellenlänge der Mikrowellen ist, desto größer muss der Durchmesser des Hohlleiters sein.

Die Gestaltung des Hohlleiters richtet sich also nach der Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen. Die gebräuchlichste Form eines Hohlleiters ist ein Rohr mit rechteckigem Querschnitt, aber es gibt auch kreisförmige Hohlleiter und rippenförmige Hohlleiter, die für spezielle Zwecke verwendet werden.

Weitere Informationen über Hohlleiter

1. Vergleich mit Koaxialkabeln

In der Vergangenheit wurden Hohlleiter häufig in Funkkommunikationssystemen wie Radar- und Hornantennen in Flugsicherungstürmen eingesetzt, doch in letzter Zeit werden sie zunehmend für die Entwicklung von Anwendungen im Millimeterwellenband in Funkkommunikationssystemen der nächsten Generation wie Millimeterwellenradar in Autos und 5G/beyond5G verwendet Die Verwendung von Koaxialkabeln im Mikrowellenbereich hat zugenommen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Koaxialkabeln im Mikrowellenband können folgende Punkte als Vorteile genannt werden.

• Die Übertragung ist mit geringen Verlusten möglich und weist eine hervorragende Leistungsbeständigkeit auf.
• Aufgrund der Metallstruktur und der stabilen Form ist es leichter anpassbar und reflektiert weniger.

Neben den Vorteilen gibt es jedoch auch folgende Nachteile

• Schmale Frequenzbandbreite.
• Schwer und teuer im Gewicht.

Im Mikrowellenbereich werden häufiger Koaxialkabel verwendet, zum einen wegen der einfacheren Handhabung der Kabel, zum anderen weil die Frequenzbandbreite geringer ist als im Millimeterwellenbereich. Im Millimeterwellenbereich, vor allem im höheren Frequenzbereich einschließlich des D-Bandes ab 110 GHz, werden jedoch in vielen Fällen Hohlleiter verwendet, da die Frequenzen – mit Ausnahme einiger Produkte – von den Eigenschaften her nicht ausreichend sind.

2. Größe der Hohlleiter-Spezifikationen

Bei Hohlleitern ist es notwendig, eine Hohlleitergröße zu wählen, die mit den verschiedenen Anwendungsfrequenzen kompatibel ist, insbesondere bei Millimeterwellenanwendungen, bei denen unterschiedliche Flanschnormen nicht verwendet werden dürfen. Die Hohlleitergröße “WR-xxx” bedeutet übrigens “quadratischer Hohlleiter”, wobei die Zahl xxx die innere Breite des Hohlleiters in Hundertstel Zoll angibt.

Was ist eine　Roboterhände?

Eine Roboterhand ist ein Bauteil, das am Ende (Hand) eines Industrieroboters angebracht ist und das zu befördernde Objekt ergreift. Die Form der Roboterhand ändert sich je nach dem zu befördernden Objekt, und die Roboterhand wird so eingesetzt, dass sie vom Roboter ausgetauscht werden kann.

Die Form der Roboterhand ist wichtig, um sicherzustellen, dass sie das Objekt greifen kann, aber es ist auch wichtig, dass sie sicher ist. Roboter sind grundsätzlich unbemannt und halten nicht an, wenn ein Mensch mit ihnen in Berührung kommt. Wenn die Roboterhand also scharfkantig ist, kann sie einen Menschen verletzen. Deshalb sind Maßnahmen wie die Umhüllung der Hand mit Urethan notwendig.

Verwendungszwecke von Roboterhänden

Roboterhände gibt es in einer Vielzahl von Formen, die sich an das zu transportierende Objekt anpassen.

Beim Transport von Wellpappe hat die Roboterhand die Form einer Kombination aus zwei Brettern, die von beiden Seiten zusammengehalten werden, um die Wellpappe anzuheben. Um ein Herunterfallen zu verhindern, ist die Unterseite der Bretter leicht nach innen gebogen.

Für zu transportierende Gegenstände wie Ein-Liter-Dosen und Eimer werden Sauggreifer verwendet. Der Sauggreifer wird auf die Oberseite des Behälters aufgesetzt und ein Unterdruck erzeugt, um den Behälter durch Saugen anzuheben. Das Vakuum kann nicht nur durch Pumpen, sondern auch durch Ejektoren erzeugt werden.

Prinzip der Roboterhand

Hier wird das Prinzip des Sauggreifers vorgestellt. Es gibt verschiedene Arten von Sauggreifern, darunter runde, flache, balgförmige und elliptische. Wichtig ist, dass diese einen festen Kontakt zur Saugfläche haben. Der Sauggreifer hat an der Oberseite eine Saugöffnung. Hier wird gesaugt, um den Druck zwischen der Kontaktfläche und dem Sauggreifer zu verringern. Die Dekompression erfolgt mit einer Vakuumpumpe oder einem Ejektor mit Druckluft. Wenn ein Unterdruck erzeugt wird, sind die Kontaktflächen nicht mehr getrennt und die Absaugung ist abgeschlossen. Die Freigabe der Druckentlastung ermöglicht die Freigabe der Kontaktflächen.

Neben dem Greifen werden Roboterhände neuerdings auch für andere Anwendungen eingesetzt. Dies ist die Bilderkennung. Durch die Anbringung eines Bilderkennungsgeräts, z. B. einer Kamera, am Ende der Roboterhand kann die Roboterhand Bilder vom Ende der Roboterhand aufnehmen und den Handhabungspunkt automatisch erkennen. Dies bietet eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten, z. B. für das selektive Greifen von zufällig platzierten Bolzen.

Einige Roboterhände können sogar Gegenstände greifen, die beim Greifen zerbrechen (brechen) können. Dies sind weiche Greifer. Der weiche Greifer hat eine flexible Silikonform, die beim Greifen nicht bricht.

Faktoren, die beim Entwurf und Kauf einer Roboterhand zu berücksichtigen sind

Roboterhände, die jede Aufgabe so gewandt und flexibel wie ein Mensch ausführen können, gibt es noch nicht. Daher müssen Sie für die Aufgabe, die Sie erfüllen möchten (z. B. eine leere Dose mit einem Roboterarm aufheben und an einem gewünschten Ort abstellen. ), müssen Sie eine Roboterhand entwerfen oder kaufen, die für die gewünschte Aufgabe geeignet ist (z. B. eine leere Dose mit einem Roboterarm aufheben und an einem gewünschten Ort abstellen).

Bei der Planung oder Anschaffung einer Roboterhand sollten Sie sich zunächst überlegen, welcher Mechanismus zur Erfüllung der Aufgabe (Halten des Objekts) verwendet werden soll. Typische Haltevorrichtungen sind

• Greifen und Halten des Objekts wie eine menschliche Hand
• Halten eines Objekts durch Adsorption
• Halten des Objekts durch magnetische Kraft

Welche Methode gewählt wird, hängt von den Eigenschaften des zu bearbeitenden Objekts ab. Im Folgenden sind Beispiele für Objekteigenschaften aufgeführt, die bei der Wahl des Haltemittels berücksichtigt werden sollten

• Wie hart ist das Objekt?
• Ist die Umgebung für die Adsorption oder die magnetische Krafterzeugung geeignet?
• Wie hoch ist die Transportgeschwindigkeit des Roboters?
• Wie ist die Form des Objekts?

Nachdem aus diesen Punkten das Greifmittel bestimmt wurde, wird die zu verwendende Hand im Detail betrachtet.

• Größe und Schwerpunkt
• Material der Oberfläche
• Zu greifende Fläche

Aus den oben genannten Gesichtspunkten werden die spezifischen Spezifikationen der Hand für das zu bearbeitende Objekt ermittelt und die Handform in Betracht gezogen, die diesen Spezifikationen gerecht wird.

So bauen Sie Ihre eigene Roboterhand

Eine Roboterhand mit einer einfachen Struktur kann relativ leicht von einem Laien hergestellt werden.

Nehmen wir zum Beispiel eine Hand, wie sie am Ende eines Kranspielarms angebracht ist. Zwei L-förmige Platten oder andere Komponenten werden vorbereitet. An eines davon schließt man einen Servomotor an, so dass es zusammen mit dem Servomotor angetrieben wird, wenn dieser sich dreht. Durch den Antrieb des Servomotors bewegt sich eine der Platten auf die andere zu und ergreift den Gegenstand.

Andere Arten von Händen, wie die von Produktionsingenieuren hergestellten, verwenden Luft- oder NC-Zylinder als Greifbacken.

Was ist eine Rhodium-Beschichtung?

Die Rhodium-Beschichtung ist eine Beschichtungstechnik mit dem Edelmetall Rhodium (Elementsymbol: Rh).

Rhodium gehört zur Platingruppe und ist als sehr wertvolles Metall bekannt. Bei der Rhodium-Beschichtung wird ein dünner Rhodiumfilm auf der Oberfläche eines Materials gebildet, indem dieses in eine Flüssigkeit getaucht wird, in der das Rhodium geschmolzen ist, und Strom durch das Material geleitet wird.

Die Beschichtungstechnik ist insofern einzigartig, als sie dazu dient, die Oberfläche des Materials zu schützen, indem eine dünne Schicht darauf aufgebracht wird. Die Rhodium-Beschichtung ist chemisch sehr stabil, hart und kratzfest. Außerdem ist es sehr abriebfest und oxidiert nicht bei Temperaturen unter 500 °C.

Außerdem hat die Rhodium-Beschichtung einen weißen Glanz und einen hohen Reflexionsgrad von über 80 %, was ihr ein schönes Aussehen verleiht. Aufgrund seines attraktiven Aussehens wird es auch für hochwertige Schmuckstücke verwendet. Aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit und ihres schönen Aussehens ist die Rhodium-Beschichtung eine wertvolle Technologie in vielen Bereichen.

Verwendung von Rhodium-Beschichtungen

Rhodium-Beschichtungen werden in der Industrie für elektrische Kontakte (z. B. Reed-Schalter) verwendet, da sie sehr korrosions- und verschleißfest sind und einen geringen elektrischen Widerstand aufweisen. Aufgrund seines hohen Reflexionsvermögens in einem breiten Wellenlängenbereich wird es auch häufig als optisches Element oder Spiegel verwendet. Da es als Katalysator zur Verringerung von Abgasemissionen dient, wird es auch in Bauteilen für die Industrie verwendet.

Zu den Zielwerkstoffen für Rhodium-Beschichtungen gehören Kupfer, Kupferlegierungen, Eisen und Edelstahl. Die Rhodium-Beschichtung dieser Werkstoffe verbessert deren Haltbarkeit und Funktionalität.

Neben den industriellen Anwendungen eignet sich die Rhodium-Beschichtung auch für hochwertige Dekorationsgegenstände. Sein schöner weißer Glanz verleiht Accessoires wie Brillengestellen, Halsketten, Uhren und Ringen ein attraktives Designmerkmal.

Grundlagen der Rhodium-Beschichtung

Rhodium ist ein sehr hartes Metall und lässt sich im Gegensatz zu Gold und anderen Metallen nur schwer verformen, weshalb es häufig als Beschichtungsmaterial verwendet wird. Es ist ein Platinmetallelement, wird von normalen Säuren und Laugen nicht angegriffen und weist chemisch stabile Eigenschaften auf. Außerdem ist es so hart wie Industriechrom und weist eine ausgezeichnete Korrosions- und Verschleißfestigkeit auf, so dass es über lange Zeiträume hinweg ohne Beeinträchtigung verwendet werden kann.

Rhodium-Beschichtungen verfärben sich nicht bei Temperaturen unter 500 °C, haben ein hohes Lichtreflexionsvermögen und einen geringen elektrischen Widerstand (einige Mikroohm), so dass sie überall dort eingesetzt werden können, wo ein statischer Schutz erforderlich ist. Da Rhodium jedoch ein teures Edelmetall ist, wird in der Regel nur auf der obersten Oberflächenschicht nach einer Grundierung eine dünne Rhodiumschicht von etwa 0,05-0,3 µm gebildet.

Obwohl die Schicht dünner ist als eine normale Beschichtung, hat sie bessere chemische Eigenschaften. Außerdem ist sie kratzfest und hart, so dass sie selbst bei einer dünnen Schicht gut als Überzug funktioniert.

Arten der Rhodium-Beschichtung

Es gibt drei Hauptarten von Rhodium-Beschichtungen: harte Rhodium-Beschichtungen, schwarze Rhodium-Beschichtungen und Dünnschicht-Rhodium-Beschichtungen. Sie werden häufig nach ihren jeweiligen Eigenschaften und Anwendungen ausgewählt, und Rhodium-Beschichtungen werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt.

1. Harte Rhodium-Beschichtung

Die Hartrhodium-Beschichtung ist härter und verschleißfester als die normale Rhodium-Beschichtung. Sie eignet sich daher für mechanisch beanspruchte Teile, dekorative Gegenstände und elektrische Kontakte. Sie ist einzigartig, da sie häufig für Anwendungen verwendet wird, bei denen ein hohes Maß an Haltbarkeit erforderlich ist.

2. Schwarze Rhodium-Beschichtung

Die schwarze Rhodium-Beschichtung ist ebenso haltbar und verschleißfest wie die normale Rhodium-Beschichtung, zeichnet sich aber durch ihr schwarzes Aussehen aus. Sein schöner schwarzer Glanz ist attraktiv und wird manchmal als Akzent bei edlem Schmuck und Uhren verwendet. Es eignet sich auch für optische Komponenten von optischen Geräten und dort, wo eine Antireflexionsbehandlung erforderlich ist.

3. Dünnschicht-Rhodium-Beschichtung

Die Dünnschicht-Rhodium-Beschichtung ist dünner und weniger kostspielig als die normale Rhodium-Beschichtung. Dünnschichtrhodium wird in dekorativen und einigen industriellen Anwendungen eingesetzt, da die chemischen Eigenschaften und die Ästhetik von Rhodium auch in dünnen Schichten genutzt werden können. Die Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit ist jedoch geringer als bei der normalen Rhodium-Beschichtung, was den Anwendungsbereich einschränken kann.

Was ist eine Lasergravur-Maschinen?

Eine Lasergravur-Maschine ist eine Bearbeitungsmaschine, die mit Hilfe eines Laseroszillators Texte und Grafiken in eine Vielzahl von Materialien eingraviert.

Der Laserstrahl überträgt Wärme auf die Oberfläche des Werkstücks, wodurch das Material schmilzt oder verbrennt und Rillen in das Material gegraben werden. In der Regel werden CO2- oder Faserlaser mit hoher Leistung verwendet. Die Laserleistung von Systemen, die in Werkstätten und anderswo eingesetzt werden, reicht von einigen Dutzend Watt bis zu Hunderten von Watt. Die höhere Laserleistung hängt auch von der Kombination mit dem Antriebssystem ab, aber je höher die Laserleistung, desto tiefer und schneller die Gravur.

In den letzten Jahren sind kleine Lasergravur-Maschinen auf den Markt gekommen, die problemlos im Haushalt eingesetzt werden können: Mit einer Leistung von etwa 3.000 mW können sie eine Vielzahl von Materialien wie Texte, Bilder und Fotos auf Oberflächen wie Holz, Acryl, Leder, Papier und Glas gravieren.

Lasergravur-Maschinen haben ein breites Anwendungsspektrum und werden unter anderem in den Bereichen Produktdesign, Handwerk, Werbung, Dekoration, Architektur und Medizin eingesetzt. Insbesondere können sie in Kombination mit 3D-Druckern verwendet werden, um dreidimensionale Objekte zu bearbeiten.

Einsatzgebiete von Lasergravur-Maschinen

Lasergravur-Maschinen werden für die Gravur von Acryl, Metall, Holz und Lederhäuten eingesetzt. Je nachdem, ob ein CO2- oder ein Faserlaser als Oszillator verwendet wird, können unterschiedliche Materialien bearbeitet werden.

1. CO2-Laser

Lasergravur-Maschinen mit CO2-Lasern können eine breite Palette von Materialien gravieren, darunter Acryl, Holz, Stein und Lederhaut. Diese Materialien werden in der Werbung, in der Architektur, bei Möbeln, in der Dekoration und in der Kunst verwendet.

Schilder und Plakate mit eingravierten Texten oder Motiven auf Acrylplatten sind zum Beispiel ein wirksames Mittel der Werbung. Holz wird für die Gravur von Logos, Namensschildern, Schneidebrettern und Spielzeug verwendet.

Stein wird für Grabsteine, Denkmäler und Kunstwerke verwendet. Lederhäute können auf Accessoires wie Geldbörsen, Gürtel, Taschen und Schuhe graviert werden.

2. Faserlaser

Faserlaser eignen sich hervorragend für die Gravur auf Metallen (z. B. Aluminium, Kupfer, Messing und Edelstahl). Sie werden in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie, bei der Herstellung medizinischer Geräte, in der Elektronikindustrie, bei der Herstellung von Bauteilen und in der Sicherheitsausrüstung eingesetzt.

So werden beispielsweise Seriennummern und Logos auf Automobilteilen eingraviert, die für die Qualitätskontrolle und Rückverfolgbarkeit erforderlich sind. In der Luft- und Raumfahrtindustrie trägt die Fasergravur zur Rückverfolgbarkeit und Sicherheit von Flugzeugteilen und Raumfahrtausrüstung bei.

Funktionsweise von Lasergravur-Maschinen

Lasergravur-Maschinen sind in der Regel in Verbindung mit einer Bildverarbeitungssoftware erhältlich. Die Daten werden vom PC an die Graviermaschine zur Bestrahlung und Bearbeitung übertragen.

Lasergravur-Maschinen zum Gravieren, Markieren und Schweißen bestehen im Wesentlichen aus Laseroszillator, Strahlengang, Antriebssystem, Fokussieroptik und ggf. einer Vorrichtung oder einem Tisch zum Fixieren des Materials. Darüber hinaus werden Lasergravur-Maschinen durch zwei verschiedene Systemtypen charakterisiert, das XY-Plottersystem (Flachkopf) und das Galvanosystem, die sich prinzipiell unterscheiden.

1. Das XY-Plotter-Verfahren

Das XY-Plottersystem verwendet einen Tisch mit zwei Achsen, um die Position des Laserstrahls zu steuern. Der Tisch wird von einem Computer gesteuert, der die Position des Laserstrahls auf der Grundlage des vorgegebenen Musters oder Designs bestimmt.

Das XY-Plottersystem ermöglicht eine hochpräzise und schnelle Gravur. Es kann auch mehrere Gravurmuster gleichzeitig bearbeiten und den Winkel des Laserstrahls frei steuern. Es ist in der Lage, sehr anspruchsvolle Laserbearbeitungen durchzuführen und kann für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden.

2. Galvano-System

Das Galvanosystem verfügt über einen Galvanospiegel im Kopf und schwenkt das Licht durch Bewegung des Spiegels. Das Licht kann mit nur kleinen Bewegungen des Spiegels abgestrahlt werden, so dass die Bearbeitung schnell erfolgen kann, aber der Bearbeitungsbereich ist nicht groß.

Weitere Informationen über Lasergravur-Maschinen

Maschinen, die in Verbindung mit Lasergravur-Maschinen verwendet werden

Obwohl Lasergravur-Maschinen allein anspruchsvolle Gravurarbeiten durchführen können, werden sie manchmal in Verbindung mit anderen Maschinen eingesetzt, um Materialien effizienter zu bearbeiten. So können beispielsweise CNC-Fräsen in Verbindung mit Lasergravur-Maschinen verwendet werden, um eine größere Bandbreite an Materialien zu bearbeiten.

CNC-Fräsen können wie Lasergravur-Maschinen CAD-Daten zur Bearbeitung eingeben und auch Materialien bearbeiten, die Lasergravur-Maschinen nicht bearbeiten können.

Was ist ein Laser-Interferometer?

Ein Laser-Interferometer ist ein Gerät, das die Interferenz von Licht nutzt, um Abstände und Formen mit extrem hoher Genauigkeit zu messen.

Das Laserlicht, das von der im Gerät eingebauten Lichtquelle ausgeht, wird durch einen speziellen Spiegel, den so genannten Strahlteiler, in zwei Teile geteilt. Ein Strahl wird direkt auf die Oberfläche der Probe gerichtet, während der andere Strahl vom Strahlteiler reflektiert wird.

Dadurch entsteht ein Unterschied in der optischen Weglänge zwischen den beiden Laserstrahlen. Wenn sich die beiden Wellen überlagern, ändert sich das Interferenzmuster entsprechend der Phase der Wellen. Da das Interferenzmuster von der optischen Weglänge abhängt, reagiert es empfindlich auf die Oberflächenunregelmäßigkeiten der Probe.

Die Form der Probenoberfläche kann daher anhand des Interferenzmusters analysiert werden. Aufgrund ihrer hohen Messgenauigkeit und ihres berührungslosen Charakters werden sie in verschiedenen Bereichen der Industrie und der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt.

Einsatzgebiete von Laser-Interferometern

Laser-Interferometer werden zur Analyse der Oberflächentopografie fester Proben eingesetzt. So können sie beispielsweise für die Oberflächenanalyse von Linsen verwendet werden, deren Form genau kontrolliert werden muss, wie z. B. Kameralinsen und Kontaktlinsen, sowie für die Oberflächenprofilierung von DVD-Discs und Glas.

Durch die Möglichkeit, flache, sphärische und halbkugelförmige Oberflächen unabhängig von der Form der Probe zu messen, kann es in einem breiten Spektrum von Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Andererseits wird es nicht häufig zur Messung von flüssigen oder unpolierten Proben verwendet, da die Messergebnisse leicht durch externe Vibrationen, Schwankungen und die Rauheit der Probenoberfläche beeinflusst werden.

Prinzip der Laser-Interferometrie

Das Prinzip der Laser-Interferometrie beruht auf dem Prinzip der Interferenz. Bei der Laser-Interferometrie wird das von einer einzigen Laserquelle ausgestrahlte Licht geteilt und in zwei optische Pfade aufgeteilt. Einer dieser geteilten optischen Pfade wird als “Referenzpfad” und der andere als “Messpfad” bezeichnet.

Wenn sich das in den Referenz- und den Messstrahlengang aufgeteilte Licht wieder vereinigt, kommt es zur Lichtinterferenz. Durch die Erkennung der durch die Interferenz verursachten Helligkeitsveränderung können kleinste Änderungen der Länge und Form des optischen Pfades gemessen werden.

Wenn Licht interferiert, ändert sich die Helligkeit entsprechend der Phasendifferenz zwischen den Wellen. Ist die Phasendifferenz gleich Null, so ist die Interferenz perfekt und die Helligkeit ist maximal. Ist die Phasendifferenz dagegen um eine halbe Wellenlänge (180°) verschoben, hebt sich die Interferenz auf und die Helligkeit wird minimiert.

Eine Änderung der Länge eines der optischen Messpfade verursacht eine Phasendifferenz zum optischen Referenzpfad, und durch die Erfassung dieser Phasendifferenz können Form und Bewegung des Messobjekts mit hoher Genauigkeit gemessen werden.

Merkmale von Laser-Interferometern

1. Analyse der Phasendifferenz zwischen zwei getrennten Lichtwegen

Laser-Interferometer analysieren die Oberfläche einer Probe anhand des Interferenzmusters, das entsteht, wenn sich das in zwei Teile geteilte Licht im Gerät überlagert, wie oben beschrieben. Da es sich bei Licht um eine Art von Welle handelt, werden die Wellen stärker, wenn sich zwei Lichtwellen in Spitzen und Tiefen überlagern, während sich die Wellen auslöschen, wenn sich eine Welle in Spitzen und die andere in Tiefen überlagert.

Diese Verschiebung zwischen den beiden Lichtwellen wird als Phasendifferenz bezeichnet, und wenn die Phasendifferenz einem Vielfachen der Lichtwellenlänge entspricht, wird die überlappende Welle stärker. Wenn die Phasendifferenz ein Vielfaches der halben Wellenlänge des Lichts beträgt, heben sich die Wellen dagegen auf.

2. Selbst kleinste Dickenänderungen von weniger als 1 µm können gemessen werden

Da die Wellenlänge der bei Laser-Interferometern verwendeten Lichtquelle bei etwa 630 Nanometern liegt, können selbst geringfügige Änderungen im optischen Pfad von einigen hundert Nanometern das Interferenzmuster verändern. Daher können mit Laser-Interferometern selbst kleinste Änderungen der Oberflächendicke von weniger als einem Mikrometer erfasst werden.

3. Vibrationsschutz ist unerlässlich

Eines der Hauptmerkmale der Laser-Interferometrie ist die Möglichkeit der zerstörungsfreien Oberflächenmessung, da die Probe durch den Laserstrahl nicht degeneriert werden kann. Es ist zu beachten, dass Laser-Interferometer auch für leichte Vibrationen des Labortisches anfällig sind. Daher muss das Gerät auf einem Antivibrationstisch installiert werden, der es vor Vibrationen und Stößen schützt.

Was ist ein Laser-Nivelliere?

Eine Laser-Nivelliere ist ein Nivelliergerät mit einem im Nivellier eingebauten Laserpunkt.

Ein Nivellier unterscheidet sich in einigen Punkten von einem ursprünglichen Nivellier. Normalerweise ist ein Nivellier ein Gerät zum Messen von Höhenunterschieden mit einer Latte mit Speicher. Es wird paarweise verwendet, wobei eine Person die Latte hält und die andere die Wasserwaage bedient.

Eine Laser-Nivelliere kann jedoch von einer Person gemessen werden, wenn der von der Nivellierlatte ausgestrahlte Laser von einem Empfänger anstelle der Person, die die Nivellierlatte benutzt, empfangen wird. Dadurch wird die Anzahl der Mitarbeiter reduziert und die Arbeitseffizienz verbessert.

Verwendungszwecke von Laser-Nivellieren

Laser-Nivelliere werden hauptsächlich im Hoch- und Tiefbau eingesetzt. Sie verbessern insbesondere die Effizienz von Baustellen im Hoch- und Tiefbau und im Innenausbau, da sie eine einfache Nivellierung ermöglichen.

Sie werden auch häufig in der automatisierten Vermessung eingesetzt, wobei ihr Einsatz vom Typ abhängt.

1. Rotationslaser

Rotationslaser können durch einen automatischen Ausgleichsmechanismus in der Maschine leicht nivelliert werden. Sie werden daher beim Einbringen von Fertigbeton, bei der Fertigstellung von Fußböden und beim Stapeln von Betonsteinen eingesetzt.

2. Rotationslaser

Der Rotationslaser ist eine Laser-Nivelliermaschine, die zusätzlich zum Rotationslaser über eine Neigungseinstellfunktion verfügt. Sie werden bei großen Bauprojekten eingesetzt, da sie die Neigung in einer oder zwei Richtungen von einer horizontalen Bezugsebene aus einstellen können und der Laser über einen großen Entfernungsbereich empfangen werden kann.

Das Prinzip von Laser-Nivellieren

Zunächst einmal ist ein Nivellier ein Instrument, mit dem geprüft wird, ob der Boden in Bezug auf einen Referenzpunkt waagerecht ist oder ob ein Höhenunterschied zu einem Referenzpunkt besteht. Ein normales Nivellier schaut durch eine Linse, prüft den Bezugspunkt und misst dann die Höhe oder den Höhenunterschied des Zielpunkts.

Bei Laser-Nivellieren ersetzt ein Infrarotlaser den Blick, so dass auch bei einer geringen Anzahl von Personen und einem weit entfernten Zielpunkt mit Hilfe eines Empfängers problemlos nivelliert werden kann.

Es gibt auch einige Laser-Nivelliere, wie die oben erwähnten Rotationslaser, die zur Einstellung von Neigungen verwendet werden können, und einige sind für Baumaschinen bestimmt. Laser-Nivelliere gehören jedoch streng genommen nicht zur Kategorie der Nivelliere.

Denn sie können nicht für die öffentliche Vermessung verwendet werden und sind wesentlich ungenauer als andere Nivelliere. Je weiter der ausgestrahlte Laser von der Maschine entfernt ist, desto breiter wird der Laser und desto ungenauer wird er. Dies ist ein Nachteil von Laser-Nivellieren.

Arten von Laser-Nivellieren

Laser-Nivelliere lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: Rotationslaser und Rotationslaser. Weitere Typen sind Lasermarkierer für den Innenausbau.

1. Rotationslaser

Rotationslaser strahlen einen Laserstrahl über 360° aus, so dass alle Richtungen gemessen werden können. Mit Hilfe eines Empfängers, der an der Latte befestigt ist, kann akustisch überprüft werden, wo der Laser auftrifft. 

2. Rotationslaser

Der Rotationslaser ist eine Laser-Nivelliere, die die Funktionen eines Rotationslasers mit einer Neigungseinstellfunktion kombiniert. Er kann zum Nivellieren und zur Neigungseinstellung bei der Bodenvorbereitung und beim Planieren eingesetzt werden, oder der Empfänger kann an schweren Maschinen befestigt werden, während sich der Bediener an Bord befindet. Einige haben eine Empfangsreichweite von über 1.000 m und eignen sich daher für große Flächen wie Baustellen und landwirtschaftliche Flächen.

3. Lasermarkierer

Laser-Nivelliere senden mehrere Laserstrahlen auf Wände, Decken und Böden, um eine Referenzlinie zu erzeugen. Der manchmal auch als Autolaser oder Linienlaser bezeichnete Laser zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, den gesamten Raum auf einmal zu beleuchten.

Da das Licht nicht flackert, eignet er sich für den Einsatz in Innenräumen. Er kann zwar keinen 360°-Laserstrahl aussenden, aber mit einer Fernbedienung lässt sich die Richtung des Strahls automatisch ändern, was die Arbeit für eine Person erleichtert.

Dieses Produkt ist jedoch für die Verwendung in Innenräumen konzipiert. Um die Genauigkeit zu erhalten, kann es nur bis zu einer Entfernung von etwa 40 m verwendet werden.

Weitere Informationen zu Laser-Nivellieren

Kalibrierung von Laser-Nivellieren

Wie bei allen Messgeräten, z. B. Laser-Nivellieren, treten während des Gebrauchs Fehler auf, die auf die Abnutzung von Teilen und auf Vibrationen beim Transport zurückzuführen sind. Aus diesem Grund ist ein Prozess erforderlich, der als “Kalibrierung” bezeichnet wird. Bei der Kalibrierung werden die Messwerte auf dem eigentlichen Gerät und auf einer Standardmaschine verglichen, um Abweichungen festzustellen.

Wenn aufgrund der Kalibrierung Anpassungen erforderlich sind, werden Reparaturen durchgeführt. Durch die regelmäßige Wiederholung der Kalibrierung und Korrektur wird sichergestellt, dass die Genauigkeit der Messmittel konstant bleibt und ein hohes Maß an technischer Kompetenz gewährleistet ist. Je nach Arbeitsauftrag und ISO 9001 müssen Kalibrierungsprotokolle für Messmittel vorgelegt werden.

Bei geleasten Geräten werden sie von der Leasinggesellschaft erstellt und aufbewahrt, bei gekauften Geräten muss sich das Unternehmen, das die Geräte erworben hat, darum kümmern.