Die laserbasierte Materialbearbeitung erfordert eine stetige Steigerung von Qualität und Durchsatz. Galvanometrische Scanneroptiken – Schlüsselkomponenten dieser Prozesse – stoßen bei komplexen Bewegungen an ihre physikalischen Grenzen. Abweichungen von der Soll-Bahn sowie von der Geschwindigkeit beeinträchtigen dabei die Prozessstabilität und das Ergebnis sowohl bei gepulsten als auch bei kontinuierlichen Laserprozessen.
Ziel des Projekts TRAMIK war es, das volle Potenzial der vorhandenen Hardware auszureizen und die Dynamik von Scanneroptiken maßgeblich zu steigern. Durch eine intelligente, modellbasierte Trajektorienplanung sollte das dynamische Verhalten der Systemkomponenten bereits im Vorfeld berücksichtigt werden, um Abweichungen proaktiv zu kompensieren und so höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten bei maximaler Präzision zu ermöglichen.
Im Rahmen der Kooperation wurden systemunabhängige Modelle für Scanneroptiken und Laserstrahlquellen entwickelt. Diese dienten als Grundlage für ein Software-Modul, das zwei Kernansätze kombiniert: eine modellbasierte Vorsteuerung zur Kompensation mechanischer Trägheit und eine iterative Fehlerkompensation zur Optimierung der Bahntreue. Ergänzt wurde dies durch eine Hardware-Synchronisation von Laser und Scanner sowie durch die Implementierung echtzeitfähiger Optimierungsalgorithmen direkt auf der Steuerungshardware.
Die Projektergebnisse belegen eine signifikante Steigerung der Dynamik. In der Anwendung konnte die Bearbeitungsrate um über 50 % erhöht werden. Bei kontinuierlichen Bahnen wurde eine Reduktion des mittleren Flächenfehlers um über 30 % nachgewiesen. Die entwickelten Methoden erlauben eine optimale Nutzung der mechanischen Grenzen von Scanneroptiken und verbessern so die Wirtschaftlichkeit hochdynamischer Laserprozesse.
