MDM-SCHWEISSEN FÜR AUFTRAGNEHMER UND ERSTAUSRÜSTER

Für zu schweißende Geräte, Instrumente und Implantate hängt das optimale MDM-Lieferkettenformat von verschiedenen Faktoren ab und variiert selbst für denselben Hersteller von Produkt zu Produkt. 

Aber Volumen und Chargengrößen sind praktisch immer die entscheidenden Faktoren. Zum Beispiel wird das Schweißen kleinerer Mengen von Unterbaugruppen mit zahlreichen Variationen von Charge zu Charge häufig an Spezialbetriebe vergeben. Größere Mengen identischer Geräte (zum Beispiel mehr als 100.000) hingegen erfordern in der Regel Investitionen in die automatisierte Teilehandhabung und werden häufig intern mithilfe spezieller Schweißmaschinen oder in Produktionslinien integrierter Schweißsubsysteme verarbeitet.

Abbildung 1 Das Laserschweißen ist ideal für Geräte und Instrumente (wie etwa Endoskope) mit Röhrenform oder asymmetrischer Form.

Weder für Hersteller noch für Auftragnehmer ist es sinnvoll, nicht benötigte Funktionen zu erwerben und auf benötigte Funktionen zu verzichten. 

Aus diesem Grund bietet Coherent ein flexibles und modulares Sortiment an Schweißprodukten an. Größeren Herstellern und kundenspezifischen Anlagenbauer liefern wir zum Beispiel oft eine Kombination aus nur einem Laser, dem Schweißkopf und einigen Elementen der Laserstrahlüberwachung. 

Doch bei Bedarf an eigenständigen Lösungen bieten wir die schlüsselfertigen Maschinen unserer Baureihe Coherent ExactWeld an. Und wie wir hier besprechen werden, können Sie auch bei diesen Maschinen genau die für Ihr individuelles MDM-Schweißszenario sinnvollen Optionen auswählen. Darüber hinaus bieten wir auch manuell zu bedienende Schweißgeräte an, bei denen das Beladen und Entladen sowie das Umsetzen der Teile von menschlichen Bedienern durchgeführt wird.

Doch selbst beim manuellen Schweißen ist jeder einzelne Laserpunktschweißvorgang exakt gleich ausgeführt wie bei CNC-gesteuerten automatisierten Maschinen, da wir die gleiche Laserquelle, ähnliche Strahlführungsoptiken und Prozessköpfe verwenden. Dadurch lassen sich sehr einfach, und mit hoher gleichbleibender Ausbeute und Produktqualität, Prozesse von einer Automatisierungsstufe auf eine andere übertragen.

Automatisierungsoptionen

Betrachten wir einmal genauer, wie sich die verschiedene Maschinenoptionen auf den gesamten Schweißprozess auswirken. Der Prozess kann in fünf wichtige Schritte unterteilt werden. Und in jedem Schritt lassen sich die Details optional für jede Charge und sogar jede Einheit automatisieren, protokollieren und archivieren.

Materialhandhabung Dies ist ein bei jeder MDM-Schweißanwendung entscheidender und daher zu beachtender Zeitfaktor und somit Kostenfaktor. Die Maschinen von Coherent unterstützen hier das volle Spektrum an Möglichkeiten. Am einfachsten ist das manuelle Beladen und Entladen, bei dem jedes Teil manuell in die Maschine eingelegt wird. Eine gängige automatisierte Option für kleinere Teile ist die Tray-Beladung. Hierbei werden die Teile manuell in einen Tray geladen, der dann von der Maschine übernommen wird. Und die vollständige automatisierte Option ist das robotergesteuerte Pick-and-Place, bei dem die Maschine die Teile selbsttätig aus einem Behälter entnimmt.

Vorbearbeitung In diesem Schritt werden die Teile vor dem Anwenden des Laserstrahls positioniert und ausgerichtet. Hierbei ist die einfachste Option, dies für Punktschweißungen und einfache Liniennähte manuell mit Fadenkreuz und Joystick durchzuführen. Alternativ kann dieser Schritt durch Ausrichten mittels 3D-Bildverarbeitung vollständig automatisiert werden.

Laserüberwachung Der Laserstrahl ist ein Werkzeug. Allerdings ein präzises und berührungsloses Werkzeug. Und es muss unbedingt genau überwacht werden, dass dieses Werkzeug immer gut geschärft und richtig ausgerichtet ist. BeamInspect – so nennen wir unsere automatisierte Strahlüberwachung – ist ein wichtiges Funktionsmerkmal zum Maximieren der Ausbeute bei allen Schweißanwendungen, insbesondere jedoch bei anspruchsvollen Aufgaben wie dem Verschweißen unterschiedlicher Metalle oder dem Schweißen dünner Drähte.

Schweißen Neben dem Überwachen des Laserstrahls kann auch der Schweißprozess selbst mit automatisierten Möglichkeiten überwacht werden. SmartSense+ von Coherent ist ein neuartiges und wirtschaftliches System, das auf dem reflektiertem Laserlicht und dem vom Prozess selbst abgegebenen Licht basiert. Das System wird oft um Akustiksensoren und Kontaktsensoren erweitert, die Probleme wie Hitzerisse in Verbindungen erkennen können – und das während oder sogar noch nach dem Schweißprozess. Auch hier ist das Ziel das Maximieren der Ausbeute.

Abbildung 2 Automatisierte Schweißmaschinen wie ExactWeld verwenden mehrere Sensoren (hier schematisch hervorgehoben), um jedes wichtige Detail des Lasers und des Prozesses zu überwachen.

Nachprozessüberprüfung und Qualitätskontrolle Diese Prozesse wurden in der Vergangenheit getrennt vom Schweißprozess durchgeführt. Bei Großserienfertigungen ist es jedoch eine bessere Option, diese Funktion auf Basis von Bildverarbeitung in die Schweißmaschine selbst zu integrieren.

Für sichere Prozesssteuerung konfigurierte Software

Die vollständige Automatisierung all dieser Aspekte besteht aus einer Vielzahl verschiedener Funktionen, die mehrere Technologien umfassen. Die optimierten Softwaresteuerung, die alle Aspekte mittels einer einzigen Schnittstelle integriert, ist dabei der Schlüssel, um die Geschwindigkeit und Effizienz dieser Automatisierung vollständig auszuschöpfen. 

Die einzigartige Softwareplattform Laser FrameWork von Coherent läuft auf allen Maschinen der Baureihe ExactWeld. Sie ermöglicht es, Aufträge schneller einzurichten, die Produktivität der Bediener zu steigern, Produktionsfehler zu reduzieren und den Schulungsaufwand zu verringern. 

Auf der intuitiv anwendbaren und leistungsstarken Benutzeroberfläche mit Touchscreen lassen sich die Schritte der Verarbeitung, Prüfung und Automatisierung leicht festlegen und dann zu kompletten Auftragsrezepten zusammenstellen. Dies erfolgt mittels einfachem Ziehen und Ablegen der Elemente sowie kompletten Funktionen für die Protokollierung und Archivierung. Diese Auftragsrezepte können dann von angelernten Bedienern aufgerufen und ausgeführt werden. Individuelle Ebenen gesicherten Zugriffs vermeiden jegliche versehentliche Änderung an Prozessen durch die Bediener.

Laser FrameWork funktioniert in allen Smart Manufacturing-Umgebungen (zum Beispiel IoT) nahtlos. Das System bietet umfassende Vernetzungsmöglichkeiten, einschließlich zahlreicher Kommunikationsprotokolle und Schnittstellenoptionen, um Coherent-Systeme in andere Fabrikautomatisierungssysteme zu integrieren.

Abbildung 3 Laser FrameWork ist eine hochentwickelte Software-Betriebsumgebung, die über eine einzige benutzerfreundliche Benutzeroberfläche alle Aspekte der Programmierung, Steuerung, Bedienung und Inspektion von Maschinen integriert.

MDM kombiniert Schweißen mit Schneiden und Beschriften

Die Fertigung von Objekten wie orthopädischen und kardiovaskulären Implantaten erfordert nicht nur feines Schweißen, sondern auch präzises Schneiden. Coherent ist ein führender Anbieter von Laserschneidmaschinen. Dazu zählt auch die beliebten Baureihe StarCut Tube, die auf Stents und andere röhrenförmige Produkte optimiert ist. Viele Produkte erfordern zudem ein weiteres laserbasiertes Verfahren, nämlich das dauerhafte Beschriften. Dies erfüllt die Vorgaben des eindeutigen Beschriftens (UDI) von Instrumenten und Einwegartikeln. Herausragende Beispiele hierfür sind die Tip-to-Tube verschweißten Komponenten für die Roboterchirurgie. Coherent bietet eine Vielzahl an Beschriftungsmaschinen und Subsystemen an, darunter Lasersysteme für die korrosionsbeständige Schwarzbeschriftung. Und noch einmal die Software Laser FrameWork. Sie vereinfacht sowohl für Auftragnehmer als auch für Eigenhersteller das Integrieren des Beschriftungsverfahrens.

Weltweiter Support und Service für die Anwendungssysteme

Sowohl Hersteller als auch Auftragsnehmer profitieren beim Entwickeln von Prozessen von unserer fachkundigen Hilfe, insbesondere bei schwierigen Schweißaufgaben wie dem Schweißen dünner Drähte oder dem Verbinden unterschiedlicher Metalle. 

Coherent Labs ist unser weltweites Netzwerk von Anwendungslaboren mit Standorten in den USA, China und der EU. Die Mitarbeiter dort sind Experten mit umfangreicher Erfahrung im Lösen von Schweißproblemen aller Art. Reduzieren Sie die Zeit und somit die Kosten für die Entwicklung – greifen Sie auf diese Erfahrung zurück.

MDM ist eine Branche mit zunehmend globalen Fertigungsabläufen. Coherent unterstützt diesen Trend mit seinem weltweiten Servicenetzwerk. Es bietet schnelle Hilfe vor Ort, wann immer sie gebraucht wird. Zusammen mit den Maschinen, die für vorausschauende Wartung und Ferndiagnose konfiguriert sind, lassen sich kostspielige ungeplante Ausfallzeiten praktisch eliminieren, unabhängig davon, wo der Prozess gelagert ist oder an Auftragsnehmer ausgelagert ist.

Coherent: Ein unverzichtbarer Partner der MDM-Branche

Das Laserschweißen ist ein wesentlicher Schritt in der Herstellungsprozessen der MDM-Branche. Das Maximieren des Potenzials im Hinblick auf Leistung, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit ist eine Herausforderung, sei es in der Großserienfertigung bei Sonderanfertigungen. Eine Partnerschaft mit Coherent eliminiert die Risiken in all diesen Bereichen – dank unserer breiten Palette an Maschinen und Optionen sowie unserer erfahrenen Teams des Service und Support. 

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