Prozessüberwachung beim Laser-Remote-Trennen (eBook)

Zusammenfassung 6
Vorwort 8
Inhaltsverzeichnis 9
Abbildungsverzeichnis 12
Tabellenverzeichnis 16
Nomenklatur- und Abkürzungsverzeichnis 17
1 Einleitung 22
2 Begriffsbestimmungen und Verfahrensbeschreibungen 24
2.1 Leichtbau 24
2.1.1 Klassifikation 24
2.1.2 Leichtbauwerkstoffe 24
2.2 Konturbearbeitung 26
2.2.1 Fertigungsverfahren zur Konturbearbeitung 26
2.2.1.1 Trennen von metallischen Leichtbauwerkstoffen 28
2.2.1.2 Trennen von faserversärkten Kunststoffen 29
2.2.2 Laserstrahltrennen 30
2.2.2.1 Einordnung des Laserstrahltrennens in die Gruppe der Fertigungsverfahren und seine wirtschaftliche Bedeutung 30
3 Stand der Wissenschaft und Technik beim Laser-Remote-Trennen 32
3.1 Prozessbeschreibung und physikalische Grundlagen 32
3.1.1 Absorption und Reflexion der Laserstrahlung 32
3.1.2 Sublimationsprozess beim Laser-Remote-Trennen 38
3.1.3 Prozessbeschreibung und Kenngrößen des Laser-Remote-Trennens 39
3.1.4 Anwendungen 41
3.1.5 Laser-Remote-Trennen von metallischen Werkstoffen 41
3.1.6 Laser-Remote-Trennen von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen 42
3.2 Prozessüberwachung beim Lasertrennen 45
3.3 Methoden/Messmittel bei der In-situ-Überwachung 45
3.3.1 Fotodioden 46
3.3.2 Akustik 48
3.4 Stand der Wissenschaft und Technik bei der Prozessüberwachung des Laser-Remote-Trennens 50
3.4.1 Prozessüberwachung beim Lasertrennen faserverstärkter Werkstoffe 50
3.4.2 Prozessüberwachung beim Lasertrennen metallischer Werkstoffe 52
4 Ausgangssituation, Aufgabenstellung und Zielsetzung 58
4.1 Ausgangssituation 58
4.1.1 Markt und Bedarf 58
4.1.2 Defizite des heutigen Standes der Technik 60
4.2 Aufgabenstellung und Zielsetzung 60
4.3 Anforderungen 61
5 Systembeschreibung und Konzept 62
5.1 Materialien 62
5.2 Lasersystemtechnik 62
5.3 Methoden/Messinstrumente zur Prozessüberwachung 64
5.4 Versuchsaufbau 65
6 Experimentelle Untersuchungen 66
6.1 Versuchsaufbau 66
6.1.1 CFK-Versuche 66
6.1.2 Metall-Versuche 67
6.2 Vorgehen/Methodik 67
6.3 Diodenmessung/Prozessleuchten 68
6.3.1 CFK-Versuche 68
6.3.1.1 Parameter 68
6.3.1.2 Datenaufbereitung und Filterung 69
6.3.1.3 Merkmalserkennung 75
6.3.2 Metall-Versuche 78
6.3.2.1 Parameter 78
6.3.2.2 Datenaufbereitung und Filterung 79
6.3.2.3 Merkmalserkennung 82
6.4 Akustische Messung 84
6.4.1 CFK-Versuche 84
6.4.1.1 Parameter 85
6.4.1.2 Datenerfassung 85
6.4.1.3 Merkmalserkennung 86
6.4.2 Metall-Versuche 91
6.4.2.1 Parameter 91
6.4.2.2 Datenerfassung 92
6.4.2.3 Merkmalserkennung 92
6.5 Qualität/Folgeprozesse 99
6.5.1 Wärmeeinflusszone in Abhängigkeit der Flammentwicklung beimRemote-Trennen von CFK 101
6.5.2 Gratbildung in Abhängigkeit der Prozessemissionen beim Remote-Trennen von Stahl 102
7 Ansätze zur In-Prozess-Überwachung 104
7.1 Diodenmessung/Prozessleuchten 104
7.2 Akustische Prozessüberwachung 105
8 Industrielle Validierung 110
8.1 Modell und Parameter 110
8.2 Verfahrensvergleich 114
9 Zusammenfassung 118
10 Ausblick 120
Literaturverzeichnis 122