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Der Einsatz von Polygonspiegelscannern zur ultraschnellen Strahlablenkung im Mikro-SLM besitzt das Potential, die Effizienz dieses Fertigungsverfahrens um ein Vielfaches zu steigern. Durch die hohen Scangeschwindigkeiten von bis zu 100 m/s kann die Bestrahlungszeit deutlich reduziert werden, ohne dabei die hohe Auflösung des Verfahrens zu beeinträchtigen. In ersten Untersuchungen zeigte sich, dass aufgrund der kurzen Wechselwirkungszeiten im Bereich einiger 100 ns und der Verwendung von hohen mittleren Laserleistungen die Verdampfung von Pulvermaterial den für die Schichtbildung maßgeblichen Prozess darstellt. Die so entstehenden Schmelzspuren weisen eine inhomogene Oberflächenstruktur sowie eine hohe Porosität auf. Durch die Anpassung der Prozessparameter konnten dennoch Strukturbreiten kleiner 100 μm und relative Dichten größer 94 % erzeugt werden.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Prozessanalyse des Hochrate-cw-Laserprofilierens. Dabei wurde der Prozess des Erzeugens von Ribletstrukturen durch ultraschnelle Strahlablenkung, Polygonscanner mit Geschwindigkeiten bis zu v = 580 m=s in Verbindung mit einer Hochleistungslaserquelle,
Ytterbium-Glas Faserlaser mit einer Ausgangsleistung von Pmax = 3000 W und einer Beugungsmaßzahl M2 = 1; 2, realisiert.
Ziel ist es, mittels Laserprojizierung, die Qualität von Compositebaugruppen bei der Verlegung der einzelnen Schichten zu steigern und damit eine Reduzierung der Nacharbeit zu erzielen. Das System sollte den Mitarbeiter bei seiner Ausführung unterstützen und ihm als Anleitung und Kontrolle dienen. Eine leicht bedienbare und selbsterklärende Software sollte vorhanden sein, um eine geringe Einarbeitungszeit zu ermöglichen. Weiterhin sollten eine Erweiterung des Systems, sowie Änderungen/ Neugestaltung von Baugruppen, einfach zu realisieren sein. Diese Bachelor-Thesis dient auch als Werkzeug für den späteren Serieneinsatz von Laserprojektionssystemen in der Cotesa GmbH.
Ziel der vorliegenden Arbeit war zunächst die theoretische Untersuchung von ausgewählten Aspekten des speziellen Verfahrens. Durch experimentelle Untersuchungen sollten die theoretischen Überlegungen und Modelle überprüft wer-den. Es sollte u.a. geklärt werden, wie der Aufbauprozess abläuft und welche physikalischen Parameter ihn entscheidend beeinflussen. Insbesondere sollte auf die Wechselwirkung von Laserstrahlung und Pulverpartikel sowie von Laserstrahlung und Substrat bzw. Mikrokörperoberfläche eingegangen werden. Weiterhin sollte eine Betrachtung der thermischen Prozesse durch Simulation und deren Vergleich mit den experimentellen Ergebnissen einer Temperaturfeldmessung stattfinden. Als Probenkörper dienten generierte dünnwandige Bauteile mit unterschiedlichen Höhen und Längen. Als Abschluss sollten die gewonnenen Erkenntnisse zum Verfahren Micro Cladding mit gepulster Laserstrahlung mit dem bisherigen Micro Cladding und dem Lasermikrosintern verglichen werden.