Um Freiformflächen mit hoher Geschwindigkeit und Präzision mittels Laserstrahlung bearbeiten zu können, werden in der Praxis galvanometrische Laserscanner mit einem mechanischen Achssystem (z. B. 5-Achs-Werkzeugmaschine) kombiniert. In bisherigen Lösungen erfolgt die Bearbeitung allerdings bei stehenden mechanischen Achsen, weshalb die Fläche vorher in mehrere Teilflächen aufgeteilt werden muss, die sequentiell nacheinander bearbeitet werden. Dadurch ist eine unterbrechungsfreie Bearbeitung nicht möglich, was sich beim Laserpolieren negativ auf die Oberflächenqualität auswirkt und beim Laserstrukturieren erhöhte Nebenzeiten durch wiederholtes Positionieren des Werkstücks relativ zum Laserscanner mit sich bringt.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine durchgängige CAM-NC-Datenkette inklusive entsprechender Software zur Bahnplanung entwickelt, bei der eine unterbrechungsfreie simultane Bewegung eines Laserscanners und einer 5-Achs-Werkzeugmaschine ermöglicht wird. Die Bewegung wird vorher über einen Dynamikfilter auf beide Systeme aufgeteilt. Dieses Verfahren der Simultanbearbeitung beruht auf einer präzisen Vorhersage der Bewegung der Werkzeugmaschine sowie einer Synchronisierung über einfache digitale Signale und ist somit ohne zusätzliche Hardware nutzbar.
Außerdem werden weitere Defizite bisheriger proprietärer Datenketten beseitigt. Hierbei stehen vor allem ein optimierter CAM-NC-Datenfluss und eine prozessunabhängige Umsetzung im Vordergrund. Ein optimierter CAM-NC-Datenfluss erlaubt es, NC-Programme unabhängig von der Kinematik und der Werkstückposition zu erstellen. Im Rahmen dieser Arbeit wird dies mit Hilfe einer zusätzlichen sechsten virtuellen Achse auf Seite der Werkzeugmaschine realisiert. Dadurch ist auch die Nutzung eines Messsystems zur automatisierten Erfassung der Position und Orientierung des zu bearbeitenden Werkstücks möglich. Außerdem wird ein Steuerungskonzept entwickelt, bei dem der Laserscanner steuerungstechnisch in die NC-Steuerung der Werkzeugmaschine eingebunden und damit eine prozessunabhängige Ablaufsteuerung ermöglicht wird.
Untersuchungen zur Bahngenauigkeit der Simultanbearbeitung zeigen, dass diese für die Prozesse Laserpolieren und Laserstrukturieren ausreichend ist. Für das Beispiel des Laserpolierens wird außerdem die gesamte Datenkette inklusive Simultanbearbeitung und virtueller Achse im industriellen Einsatz getestet, wobei die in dieser Arbeit entwickelte Software zur Bahnplanung und Steuerung zur Anwendung kommt.