KROHNE stapt over op diodelaser

0
601

Er zijn niet veel bedrijven in Nederland die kunnen zeggen dat ze al twintig jaar ervaring hebben met laserlassen. KROHNE-Altometer in Dordrecht, producent van flowmeters, kan dat wel. Het bedrijf heeft onlangs geïnvesteerd in een nieuwe laserlascel, die is uitgerust met een 1 kW diodelaser van Laserline, dat in Nederland wordt vertegenwoordigd door SRR Laser- en snijtechniek uit Barendrecht.

KROHNE-Altometer is de Nederlandse vestiging van het Duitse KROHNE concern, producent van flowmeters. In Dordrecht werken ongeveer vierhonderd mensen. Zij houden zich bezig met het ontwikkelen, produceren en vermarkten van twee types flowmeters: de magnetisch inductieve en de ultrasone. Ultrasone flowmeters zijn met name toepasbaar bij niet geleidende media zoals in de petrochemie. Zodra maar enigszins sprake is van geleidende media, heeft de magnetisch inductieve (MID) flowmeter de voorkeur.

Lastechnieken in eigen huis
Beide types tellen diverse onderdelen die moeten worden gelast. Veelal betreft het laswerk buis-flens constructies middels conventionele booglasprocessen, al of niet geautomatiseerd. Het laserlassen zet KROHNE voornamelijk in voor het seallassen van deksels op behuizingen. Het bedrijf heeft de lastechnieken hiervoor in eigen huis. “We hebben vele conventionele booglasmethodes in ons pakket”, zegt Dirk-Jan Talma, welding engineer bij KROHNE. Maar daarnaast wordt dus ook al 20 jaar het laserlassen toegepast. Dat is begonnen met een YAG-laser met een vermogen van 300 W. Talma werkte destijds nog niet bij het bedrijf, maar hij weet van collega’s dat die cel werd binnengeschoven onder het motto: doe er wat mee zodat het voor klanten interessant toont. “Eigenlijk de omgekeerde wereld dus”, aldus Talma.
Maar het werkte wel. De populariteit van de laserlascel steeg enorm, omdat hiermee een klein lasje kon worden gelegd en er meer ontwerpvrijheid kwam. Een basisregel daarbij was natuurlijk wel dat de nauwkeurigheid die nodig was om te kunnen lassen, steeds moest worden gehaald. Een tweede laserlascel kwam al een aantal jaren later. Deze werd er eerst bijgezet, maar nam al snel al het werk over van de oude cel. Kort daarna werd er een tweede cel bij gezet, evenals de andere cellen uitgerust met een YAG-laser.

Ander laserprincipe
De cellen hebben jaren goed gefunctioneerd, maar de laatste tijd werd de storingsgevoeligheid steeds groter. Niet zo zeer van de laser zelf, als wel van de applicatie die er achter hangt. Dat gaf wel zorgen en het was ook de hoofdreden om over te gaan tot vervanging. Talma: “In eerste instantie begon het met een software update om meer en verbeterde mogelijkheden te kunnen gebruiken en niet meer afhankelijk te zijn van oude DOS machines. Dat zou echter gepaard gaan met hoge ontwikkelingskosten en daar bovenop bleek al snel dat de verouderde X-Y-Z tafel ook compleet vervangen zou moeten worden. Dit vanwege compatibiliteitsproblemen met moderne pc’s en het toenemende gevaar voor de continuïteit bij steeds schaarser wordende onderdelen hiervan in geval van bij calamiteiten. Zodoende werd er naar een compleet nieuwe lascabine gekeken, gekoppeld aan de bestaande YAG laser. Het feit dat echter onze type YAG lasers niet meer gemaakt worden en binnen enkele jaren ook moeilijk ondersteund zou kunnen gaan worden, deed ons besluiten om ook hier voor vervanging te gaan zoeken.”

Hierbij werden verschillende partijen ingeschakeld. ABB voor de levering van een robot, WB Automation van Willem Bussink in Terborg voor de ontwikkeling en de bouw van de cel en Ramon Slief van Micro Lasersystems in Driel voor het inbouwen van de laser in de cel. Frank Rijsdijk van SRR Laser werd bij het project betrokken om de juiste laserbron uit te zoeken. Want KROHNE wilde van de vertrouwde gepulste YAG-laser overstappen op een ander laserprincipe. Daarbij stonden de functionaliteit en onderhoudbaarheid centraal. “Voor een continu laserlasproces hebben we getest dat we minimaal 700 W aan lasvermogen nodig hebben om al onze producten te kunnen bestrijken”, licht Talma toe. “Hiervoor zijn zowel de disk- en de fiberlaser als de diodelaser goed bekeken. Uit kostenoverweging hebben we niet gekozen voor een fiber- of disklaser. Ook is een hoge bundelkwaliteit voor ons niet zo belangrijk. Een fiberlaser met een vermogen boven de 500W was nog net niet op de markt, maar daar wilden we ook niet op wachten, al was het maar alleen uit huivering voor de onvermijdelijke bijbehorende kinderziektes bij nieuwe producten.”

Testen laten doen
Rijsdijk, die met zijn bedrijf SRR Laser- en snijtechniek diverse leveranciers van laserbronnen vertegenwoordigd en nauw samenwerkt met Micro Lasersystems, beval een diodelaser van Laserline aan. Hiermee heeft KROHNE testen laten doen. Ook bracht Rijsdijk samen met Talma een bezoek aan de fabriek van Laserline in het Duitse Mülheim-Kärlich. Talma was bijzonder verrast over wat hij daar zag. “Ik kon er gewoon bij blijven staan als ze wat gingen ombouwen. De focus van de lens was bijvoorbeeld verkeerd voor de spotgrootte die ik wilde hebben. Dat was een kwestie van schroef,schroef, klik klik en daar gingen we weer. De productie bij Laserline zag er zeer beheerst uit. Het omwisselen van een fiberkabel was ook gewoon plug & play. Heel wat anders dan we bij onze YAG-lasers gewend waren.”
De keuze viel dus op een 1 kW diodelaser van Laserline. Deze biedt diverse voordelen als het gaat om robuustheid, onderhoudbaarheid en vanwege een hoge efficiëntie ook compact en goedkoper te koelen. De bundelkwaliteit vormde weliswaar geen doorslaggevende reden bij de keuze voor het lasertype, maar de bundelkwaliteit van de diodelaser is wel dermate goed, dat hiermee de breedte van de spot aanzienlijk groter kan worden gemaakt dan bij een YAG-laser.

Bijsturen tijdens lassen

Juist vanwege het lassen van de wat grovere dingen heeft KROHNE echter nog wat meer nodig. Talma: “We hebben ook giethuizen met giettoleranties waarin een dieptrek werk moet worden gelast met daarbij ook nog eens enige tolerantie op montagediepte. Een lasspot die niet groter is dan maximaal 1 mm is daarbij echt niet voldoende, hoe nauwkeurig we ook zijn met onze mallen. Daarom willen we bij dit nieuwe systeem tijdens het lassen bij kunnen sturen. Dat kan middels een softwarevoorziening van ABB. Hierdoor kunnen we tot 5 mm bijsturen Dat gaat niet supersnel, maar het kan wel.”
Een voordeel van de nieuwe cel met de diodelaser is ook dat de flexibiliteit van de robot groter is. Hierdoor kunnen complexere geometrieën worden gelast. De oude laserlascellen hebben slechts een eenvoudige besturing, waarmee maar een as gecontroleerd kan worden bewogen, zodat er alleen in een cirkel of een rechte lijn kan worden gelast. De flexibiliteit van de nieuwe cel geeft de R &D afdeling meer ontwerpvrijheid. Hoewel er veel verschillen zitten in de afmetingen van de producten die KROHNE last, zijn het toch allemaal relatief kleine producten. Gezien de beschikbare ruimte op de (volle) werkvloer wilde het bedrijf daarom per se een zo compact mogelijke cel, ook al zijn leveranciers daar vaak geen voorstander van omdat dit onderhouds- en servicewerkzaamheden lastiger maakt. WB Automation heeft een cabine geleverd, die anderhalve meter breed en anderhalve meter diep is. Daar zit alles in. Een heel verschil met de oude cellen, die veel meer ruimte in beslag nemen. Vooral vanwege ergonomische redenen is de cel aan de voorzijde helemaal recht, hoewel een schuine voorkant fraaier zou ogen. Maar aan dit esthetische aspect had KROHNE geen boodschap. Een schuine zijde zou betekenen dat de operator steeds naar voren zou moeten buigen om een onderdeel te plaatsen. Dankzij de loodrechte voorzijde hoeft dat niet, omdat hierdoor de robot en de opspantafel zo ver mogelijk naar voren konden worden geplaatst.

Laskwalificaties
KROHNE laserlast meerdere productgroepen, die samen in totaal 80 producten behelzen. “Dat stelt eisen aan de interface”, zegt Talma. “We zijn blij met de gebruiksvriendelijkheid hiervan, waardoor we snel kunnen kiezen.” De programma’s voor alle producten zitten al voor negentig procent in de nieuwe installatie, die echter nog niet is overgedragen aan de productie. Het lassen gebeurt voorlopig nog onder de hoede van de welding engineer, die druk bezig is met de benodigde laskwalificaties ISO 15614 deel 11 en ASME IX. “Zodra we die binnen hebben, hebben we een goede basis voor al onze lassen in druk dragende onderdelen.”
Tot slot heeft de nieuwe cel ook nog enkele milieutechnische voordelen. De oude cellen hebben voor de koeling van de lasers continu 2 liter water per minuut nodig dat zo het riool in gaat. Het energierendement van de YAG-laser is 4 procent, terwijl Talma zegt met de diodelaser een rendement van 60 procent te halen. “Het is niet zo dat je hiermee de investering in de nieuwe laserbron even snel terugverdient, maar dit zijn wel degelijk – ook in het licht van de duurzaamheidsgedachte – zeer interessante aspecten.”