Transiente räumliche Reflexion der Laserstrahlung beim Laserstrahl-Tiefschweißen (ReLaTiS)

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Michael Friedrich Zäh
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2011 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 202036714

Die bekannten Vorzüge des Laserstrahlschweißens (LSS), wie die hohe Flexibilität, die geringe Wärmebelastung der Bauteile und die hohen Prozessgeschwindigkeiten, haben diesem Fertigungsverfahren zu einer enormen Verbreitung in der Industrie verholfen. Begleitet von intensiven Forschungsarbeiten hat sich der Laser zu einem wichtigen Werkzeug für fügetechnische Anwendungen entwickelt. Demgegenüber steht allerdings der physikalisch bedingte geringe Wirkungsgrad, da bei der Erzeugung des Laserstrahls nicht die gesamte Pumpleistung in Laserleistung umgesetzt werden kann. Ebenso treten im Prozess Verluste durch Reflexionen auf, welche sich räumlich um die Schweißzone ausbreiten. Rückreflexionen beim LSS können Beschädigungen der hochsensiblen optischen Baugruppen verursachen. Außerdem besteht schon bei geringen Intensitäten ein erhebliches Gefährdungspotenzial für den Menschen. Ziel des beantragten Vorhabens ist daher die Erarbeitung eines analytischen Modells zur Bestimmung der transienten räumlichen Reflexion beim LSS. Ausgehend von experimentell abgeglichenen Einzelmodellen quasi-stationärer Zustände der Reflexion während des LSS sollen diese in ein Gesamtmodell überführt werden, um für unterschiedliche Prozessparameter die transiente räumliche Reflexion bestimmen zu können. Das komplexe transiente Verhalten der räumlichen reflektierten Laserstrahlung beim LSS ist bisher nicht bekannt, aber bezüglich Sensorik zur Überwachung der Prozessstabilität, Auslegung von Lasersicherheitsmaßnahmen und Verbesserung des Prozesswirkungsgrads unerlässlich. Ein erfolgreicher Abschluss des geplanten Forschungsvorhabens wird zu deren Verständnis einen bedeutenden Beitrag leisten.

• DFG Programme: Research Grants