Untersuchungen zur Hochrate-Oberflächentexturierung von Kupfer und Aluminium mittels ultrakurz gepulster Laserstrahlung
Experimental study on high-rate laser surface texturing of Copper and Aluminium using ultrashort pulse laser radiation
- Im Rahmen dieser Masterarbeit werden umfangreiche Untersuchungen zur Oberflächentexturierung von Kupfer und Aluminium mittels ultrakurz gepulster Laserstrahlung durchgeführt. Auf Basis einer breiten Variation der Laser- und Prozessparameter wird eine detaillierte Analyse und Klassifizierung der realisierbaren Oberflächen-Mikro- und Nanostrukturen durchgeführt. Neben den bekannten Kennwerten der Oberflächenrauheit werden die Oberflächentexturen auf Basis der gemessenen 3D-Höhenprofile durch die fraktalen Kennzahlen Lakunarität und fraktale Dimension charakterisiert. Eine Klassifizierung in unterschiedliche Oberflächentexturkategorien erfolgt sowohl durch manuelle Klassifizierung als auch durch einen automatisierten Klassifizierungsansatz mittels Anwendung des k-Means-Clustering-Algorithmus. Der Einfluss verschiedener Laser- und Prozessparameter auf die Ausbildung der beobachteten Oberflächentexturen wird ausführlich diskutiert. Verschiedene physikalische Zusammenhänge und Entstehungsmechanismen bei der Ausbildung unterschiedlicher Mikro- und Nano-Oberflächenstrukturen werden aufgezeigt und tragen zu einem erweiterten Verständnis der komplexen Wechselwirkungsprozesse zwischen Laserstrahlung und Material bei. Durch die Verwendung von Galvanometer- und Polygonscansystemen zur Hochgeschwindigkeits-Strahlablenkung in Kombination mit einer hochrepetierenden Laserstrahlquelle ist bei vielen Oberflächentexturen eine Skalierung der Flächenrate in den Bereich mehrerer 100 cm²/min möglich, wodurch das Verfahren der Hochrate-Laseroberflächentexturierung zunehmend an Bedeutung bei der industriellen Realisierung großflächig funktionalisierter Oberflächen gewinnt.
Author: | Nick Börnert |
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Advisor: | Udo Löschner, Jörg Schille |
Document Type: | Master's Thesis |
Language: | German |
Year of Completion: | 2022 |
Granting Institution: | Hochschule Mittweida |
Release Date: | 2023/03/25 |
GND Keyword: | Oberfläche; Bearbeitung; Ultrakurzzeitlaser |
Page Number: | 133 |
Institutes: | Ingenieurwissenschaften |
DDC classes: | 621.366 Laser, Lasertechnologie |
Open Access: | Frei zugänglich |
Licence (German): | Urheberrechtlich geschützt |