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Steigerung der Prozesseffizienz der laserchemischen Bearbeitung durch Vermeidung der gasblasenbedingten Abtragstörungen

Fachliche Zuordnung Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
Förderung Förderung von 2018 bis 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403820352
 
Erstellungsjahr 2021

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Erkenntnisse aus den Untersuchungen zur Steigerung der Prozesseffizienz und -qualität des laserchemischen Abtrags lassen sich wie folgt zusammenfassen: • Durch eine Erhöhung des Prozessdruckes konnte der laserinduzierte Elektrolytsiedeprozess einhergehend mit dem abschirmenden Effekt der Gasblasen reduziert werden. • Dies ermöglichte eine laserchemische Bearbeitung bei erhöhten Laserleistungen und damit erhöhte Abtragsraten. Die Abtragsraten konnten unter den vorliegenden Bedingungen um den Faktor 2,48 gesteigert werden. • Eine Reduzierung der Elektrolytviskosität ermöglichte ebenfalls eine Reduktion der abschirmenden Wirkung der Gasblasen. • Analog zu der Bearbeitung bei erhöhten Prozessdrücken konnte durch eine Reduktion der Elektrolytviskosität die laserchemische Bearbeitung bei erhöhten Laserleistungen durchgeführt werden. Die Abtragsraten konnten unter den vorliegenden Bedingungen um den Faktor 1,64 gesteigert werden. • Unabhängig von der angewandten Parametervariation (erhöhter Prozessdruck bzw. Reduktion der Elektrolytviskosität) konnte ein einheitlicher Grenzwert des abschirmenden Effekts in Bezug auf die Gasblasendurchmesser und Anhaftzeiten der Gasblasen an der Werkstückoberfläche identifiziert werden. • Durch den laserchemischen Einzelblasen-Prozess konnte ein laserchemisches Prozessfenster in Abhängigkeit der Gasblasendurchmesser und Anhaftzeiten der Gasblasen an der Werkstückoberfläche detektiert werden. • Mittels Messung des Einfallswinkels und Berechnung der durch die Gasblasen transmittierten Laserstrahlintensität konnte der Wirkmechanismus des abschirmenden Effekts der Gasblasen auf die transmittierte Laserstrahlintensität zurückgeführt werden. • Die Grenzwerte des abschirmenden Effekts in Bezug auf Gasblasendurchmesser und Anhaftzeiten der Gasblasen an der Werkstückoberfläche können vom LCM-Einzelblasen auf den dynamischen Siedeprozess während der laserchemischen Bearbeitung übertragen werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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