Assessing Magnetic Levitation for Flexible Laser Processing in Low-Volume Sheet Metal Manufacturing
Translated title
Undersøgelse af Magnetisk Levitation til Fleksibel Laserbearbejdning i Lavvolumen Plademetalproduktion
Authors
Andersen, Mads Holm ; Frøhlich, Mads Augustinus
Term
4. term
Education
Publication year
2025
Submitted on
2025-05-30
Pages
110
Abstract
This thesis examines whether magnetic levitation—using magnetic fields to hold and position parts without physical contact—can improve laser-based manufacturing. The aim is to increase flexibility, quality, and cost-efficiency for low-volume production and rapid prototyping. As demand grows for customization and more sustainable production, the study also looks at how component-level design choices affect overall system performance. A two-stage literature review identifies that laser forming (bending sheet metal by localized laser heating) is underused in industry compared with laser cutting, welding, and engraving. To address this gap, engineering requirements were defined from industry interviews and the literature, and two fixturing approaches were proposed. The cutout template approach was chosen for its simplicity and adaptability. A magnetic levitation system was then built with empirically tuned parameters and assessed against the defined requirements. Results show the desired flexibility is achieved, and the system, when scaled, can meet low-volume order sizes. However, the target bending angle accuracy was not fully reached due to open-loop control (no feedback), but under-formed parts can be reworked, reducing the cost of poor quality (both visible and hidden). The cost analysis confirms that magnetic levitation is viable for low-volume and prototyping applications, offering stable unit costs without tooling expenses. Overall, magnetic levitation in laser-based processing appears industrially relevant and a promising basis for an integrated all-in-one laser platform for the sheet metal industry.
Dette speciale undersøger, om magnetisk levitation – at fastholde og positionere metalemner ved hjælp af magnetfelter uden fysisk kontakt – kan forbedre laserbaseret bearbejdning. Målet er større fleksibilitet, bedre kvalitet og lavere omkostninger ved små serier og hurtig prototyping. I takt med øget efterspørgsel efter kundetilpassede og mere bæredygtige løsninger ser specialet også på, hvordan designvalg på komponentniveau påvirker systemets ydeevne. Et totrins litteraturstudie peger på, at laserformning (at forme plade ved lokal opvarmning med laser) er underudnyttet i industrien sammenlignet med laserskæring, -svejsning og -gravering. For at adressere dette defineres tekniske krav med afsæt i interessentinterviews og litteratur, og der foreslås to emneholder-/fiksturløsninger. Den ene løsning, en udskæringsskabelon, vælges for sin enkelhed og tilpasningsevne. Et magnetisk levitationssystem udvikles med empirisk bestemte parametre og vurderes op mod de relevante krav. Resultaterne viser, at den ønskede fleksibilitet opnås, og at systemet, når det skaleres, kan håndtere små ordrevolumener. Vinkelpræcisionen afviger dog fra målet på grund af åben-sløjfe styring (uden feedback), men underformede emner kan efterformes og reddes, hvilket reducerer kvalitetsrelaterede omkostninger (både synlige og skjulte). Omkostningsanalysen bekræfter, at magnetisk levitation er en realistisk løsning til små serier og prototyper, med stabile stykomkostninger uden behov for dyrt værktøj. Samlet set har magnetisk levitation i laserbaserede processer stærk industriel relevans og udgør et lovende grundlag for en integreret all-in-one laserplatform til pladebearbejdning.
[This apstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]
Keywords