Veiliger en efficiënter lasercladden dan ooit

Lasers zijn een veelzijdig instrument die in veel industriële toepassingen het verschil kunnen maken. Maar de risico’s verbonden aan het laserlicht vragen om extra veiligheidsmaatregelen. Om de veiligheid nog een extra boost te geven bij de overgang naar meer serieproductie, deed Laser Cladding Venture (LCV) een beroep op de tec.nicum dienstverlening rond machineveiligheid van Schmersal om hun robotcel naar de state-of-the-art van veiligheid te brengen.

Bij lasercladden komen een laserstraal en een poederstraal samen om materiaal additief toe te voegen op een werkstuk. Deze manier van coaten wordt gebruikt opdat mechanische onderdelen langer meegaan of om stukken te gaan 3D-printen. Een techniek die heel veel voordelen brengt (extra hardheid en slijtvastheid, minimale opmenging, beperkte vervorming) ten opzichte van klassieke lasprocessen en thermisch opspuiten, maar wel om de nodige expertise vraagt voor een perfecte controle van het proces. “LCV ontstond in 2015 als spin-off van het VITO”, legt Process Technology Development Manager Stijn Clijsters uit. “In de beginjaren lag de focus op het optimaliseren van de technologie voor reparaties en de ontwikkeling van prototypes. Sinds de overname in 2022 door SKF, wereldleider in lagertechnologie, hebben we het vizier van schouder veranderd. Nu willen we ons meer toeleggen op de serieproductie van rotatieve componenten.”

Dat had ook zijn impact op de machine. Die bestaat uit twee robots, een voor de handling en een voor het laserlassen, en werkt met een 5W diodelaserbron. “Die omschakeling naar meer industrialisering vroeg om een veiligheidsupgrade. Als ingenieurs nauw betrokken in het proces, wisten we wel hoe er veilig mee om te springen, maar dat kan je niet verwachten van operatoren die er productie mee moeten draaien. Bovendien houdt SKF er zelf de hoogst mogelijke veiligheidsstandaard op na.” Met Schmersal als preferred supplier van de Zweedse lager­fabrikant, wisten Clijsters en LCV waar aan te kloppen. Met zijn afdeling tec.nicum, dat een uitgebreide dienstverlening rond machineveiligheid bundelt, ging Schmersal aan de slag om een totaaloplossing te bieden hiervoor in samenwerking met partner CTESO die zou instaan voor de engineering en integratie. Het uitgangspunt was het inventariseren en evalueren van de bestaande risico’s in de robotcel en ze aftoetsen aan de geldende richtlijnen (Machinerichtlijn, EMC), normeringen (laser­producten, robots) en de veiligheidsstandaard van SKF.

“We pakken elk project aan vanuit het standpunt van de klant”, leggen Schmersal safety consultant Wim Van den Hove en accountmanager Johan Van den Broeck uit. “Wat heeft de machine nodig van beveiliging? En hoe kunnen we dat realiseren op een manier die economisch haalbaar is en het ook werkbaar houdt voor de medewerkers. Achteraf staan we klanten ook bij met de evaluatie en de validatie: werkt de machine wel zo veilig als we bedoeld hebben.” Schmersal tekende zoals gezegd voor het concept, de detailengineering en integratie gebeurde door CTESO. Deze machinebouwer, opgericht in 2017, houdt zich zowel bezig met het maken van machines op maat of upgrades van bestaande in specifieke projecten, als met de bouw van serie­machines voor klanten. “Die combinatie maakt dat we enerzijds kunnen meegroeien met onze klanten en dat we anderzijds zelf ook veel flexibiliteit inbouwen in productie. Een formule die goed werkt”, aldus medezaakvoerder Rob Creemers. 

Voor deze machine hoefde CTESO niet eens ver te rijden. De machine­bouwer bevindt zich op een boogscheut van LCV. Een factor die het uitvoerige overleg tussen de drie partijen om tot de best mogelijke, veilige oplossing te komen alleen maar ten goede kwam. Belangrijkste aandachtspunt was ervoor zorgen dat er geen mensen in de cel aanwezig konden zijn, als de machine in werking was. Creemers: “Dat doen we met zes radars die de ruimte scannen op menselijke aanwezigheid. Daarnaast zorgt de AZM 150 02/02R-024 van Schmersal voor een veilige deurvergrendeling, zodat niemand de cel binnen kan als de installatie draait. Een derde element zijn de zuurstofmeters: als het zuurstofgehalte nog te laag is, kunnen de deuren niet open.” De rest van de veiligheidsupgrade is wat minder duidelijk te zien. Maar de nieuwe veiligheidsPLC in de kast verraadt dat er het nodige programmeerwerk aan te pas gekomen is.

“Eigenlijk hebben ze een aantal manuele handelingen voor ons geautomatiseerd en andere zaken, zoals de afzuiging mee geïntegreerd in de sturing om tot meer veiligheid te komen”, legt Clijsters uit. “Daardoor is het niet meer nodig om fysiek in de cel aanwezig te zijn. Dat kan vanachter de knoppen of we volgen alles via een veiligheidsscherm met een laserproof filter dat in de celwand is ingebouwd.” Clijsters is dan ook bijzonder tevreden over het resultaat. “De veiligheid in en rond de robotcel is top nu, dummy proof zelfs, zodat we de stap naar serieproductie met een gerust hart kunnen zetten. Tegelijk werken we nog even efficiënt als ervoor.”