Projektdaten

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Spritzerarmes Laserstrahlschweißen bei hohen Geschwindigkeiten unter Einsatz angepasster Intensitätsverteilungen

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Die Geschwindigkeit und Effizienz eines Schweißprozesses hängt in erster Linie von der Geschwindigkeit ab, mit der das zu bearbeitende Material (z.B. Stahl) über die Schmelztemperatur erhitzt werden kann. Immer leistungsfähigere Laser-Lichtquellen mit optischen Ausgangsleistungen bis in den Bereich >100 kW ermöglichen heute das hocheffiziente Verschweißen von Stählen. Die große einfallende Laserleistung bei angepassten Wellenlängen wird dabei sehr effizient in das Material eingekoppelt um die Schweißnaht zu realisieren. Aufgrund der extrem kurzen Zeit, in der die Energie in das Material eingebracht werden kann, kommt es ggf. zu vermehrter Spritzerbildung. Spritzer aus geschmolzenem Stahl, die sich auf den Oberflächen niederschlagen, stellen eine große Herausforderung für die Qualität der resultierenden Bauteile dar. Im Rahmen des Forschungsprojektes werden Möglichkeiten erforscht, die Spritzerbildung beim Schweißprozess mit Hochleistungslasern zu reduzieren, in dem die Energieverteilung im Laserfokus mit eigens optimierten beugungsoptischen Bauteilen optimiert wird. Dadurch wird das Material z.B. in einem größeren Bereich um den eigentlichen Laserfokus herum vorgewärmt, die Strömungsgeschwindigkeit im Schmelzbad beeinflusst um Spritzer deutlich zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Themen, die in diesem Zusammenhang untersucht werden, sind neben den optimalen Energieverteilungen zur Unterdrückung der Spritzerbildung, das Design, die mikrolithographische Herstellung und der Einsatz der entsprechenden beugungsoptischen Bauelemente.