Ausgangssituation
Die Lasermaterialbearbeitung bietet nach wie vor ein hohes Innovationspotential. Obwohl sich die Verfahren in vielen Bereichen schon seit einigen Jahren etabliert haben, besteht sowohl in der Fügetechnik von Fein‐ und Feinstblechen als auch in der Oberflächenbehandlung fortwährend Forschungsbedarf. Speziell die Bearbeitung mittels Laserstrahl im Vakuum ist mit vielen offenen Fragen behaftet und bislang nicht hinreichend untersucht. In der Vergangenheit haben sich Untersuchungen zu vakuumbasierten Materialbearbeitungsverfahren stark auf den Einsatz des Elektronenstrahls, vor allem zum Fügen, konzentriert. Im Vergleich zum Laserstrahl sind insbesondere die sehr hohen Investitionskosten für die Anlagentechnik als Hemmnis dieser Technologie zu sehen. Zudem sind zahlreiche Arten von Laserquellen kommerziell verfügbar, sodass die Anlagentechnik einfach auf die jeweilige Bearbeitungsaufgabe angepasst werden kann. Die im Vergleich zum Elektronenstrahl einfachere Handhabung und die geringeren Investitionskosten verbunden mit seiner Vielseitigkeit haben dazu geführt, dass das Werkzeug Laserstrahl bereits heute ein breites industrielles Anwendungsspektrum in KMU besitzt.
Ziel des Vorhabens
Das übergeordnete Ziel des Verbundprojektes besteht in der Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit und der Verbesserung der Reproduzierbarkeit bei Mikrofüge‐ und Oberflächenbehandlungsprozessen. Zentrale Elemente bilden hierbei zum einen die Skalierung der Laserleistung durch Verwendung hochbrillanter Strahlquellen sowie die Verwendung von Scanner-Systemen für die dynamische Präzisionsbearbeitung. Zum anderen gilt es durch die Verlagerung der Prozesse unter Vakuumbedingungen die Reproduzierbarkeit signifikant zu erhöhen. Die Analyse der hochdynamischen Prozesse unter verschiedenen Umgebungsbedingungen erlaubt den Vergleich der Ergebnisse hinsichtlich Prozesseffizienz und Reproduzierbarkeit. Für die laserbasierten Fertigungsprozesse soll eine effiziente und flexible Fertigungslinie konzipiert werden, welche die speziellen Anforderungen von KMU, beispielsweise in Bezug auf Losgröße, Produktvielfalt und Folgeprozesse, berücksichtigt. Hierbei steht die Integration dynamischer, Scanner basierter Verfahrenslösungen in die Hochleistungsbearbeitungsprozesse im besonderen Fokus der Entwicklungen.
Im Mittelpunkt der Forschungsaktivitäten steht die Entwicklung einer neuen Verfahrenstechnologie zum dreidimensionalen Polieren von metallischen Oberflächen, wie sie bspw. im Werkzeug‐ und Formenbau eingesetzt werden. Ein zweiter Forschungsschwerpunkt betrifft das qualitätsgerechte Laserstrahlschweißen dünner metallischer Folien, wobei der Forschungsanspruch darin besteht, Folienstärken kleiner 50 μm prozesssicher schweißen zu können.
Projektlaufzeit: 01.07.2013 – 31.03.2015
Projektsumme: 207.000 €
Projektpartner:
Gefördert vom TMWAT/TAB
Ansprechpartner
Professor Dr.-Ing. Jens Bliedtner