In den Bereichen der Mechanik, Optik und Elektronik können eine Vielzahl an Werk-stoffen durch Diamantschichten ersetzt oder verbessert werden, um höhere Standzeiten der Bauteile zu erreichen. Besonders im Bereich der Mechanik ist es von beachtenswer-tem Vorteil diese Diamantschichten ohne Prozesskammer aufwachsen zu lassen. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, wurde mit dieser Arbeit das Ziel verfolgt unab-hängig von einer Prozesskammer angepasste Diamantschichten herstellen zu können. Dazu wurden zwei auf dem CVD- und PVD-Prinzip beruhende Verfahren entwickelt und zu einem Prozess zusammengeführt. Hierfür wurde die hohe Leistungsdichte eines laserbasierten Plasma-Jets genutzt, um Werkstoffe zu verdampfen und gleichzeitig die Prozessparameter für das chemische Wachstum von Diamant zu gewährleisten. Durch die Analyse und Modellierung der ablaufenden physikalischen Prozesse konnte eine hohe Reproduzierbarkeit der Diamantschichten erreicht werden, wie es bisher mit laserbasierten Prozessen nicht möglich war. Insbesondere die Anwendung optischer und elektrischer Charakterisierungsverfahren ermöglichte im Weiteren das Aufstellen eines analytischen Modells, durch welches die Anwendbarkeit dieses Verfahrens beschrieben werden kann.
Aktualisiert: 2018-11-20
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Durch die Ausnutzung elektromagnetischer Volumenkräfte ist eine berührungslose Manipulation des Schmelzbades beim Laserstrahltiefschweißen möglich. Um damit die Schmelzbaddurchmischung beim Schweißen mit Zusatzwerkstoff zu verbessern, wurden koaxial zum Laserstrahl verlaufende niederfrequente Magnetfelder eingesetzt. Ziel dieser Arbeit war es, den dominierenden Wechselwirkungsmechanismen für den Fall niederfrequenter Magnetfelder beim Laserstrahlschweißen zu bestimmen und die Auswirkungen hinsichtlich der erzielten Elementverteilung herauszuarbeiten. Dabei konnte anhand von experimentellen und numerischen Untersuchungen die Dominanz einer strömungsinduzierten und als periodischer Strömungswiderstand wirkenden Volumenkraft festgestellt werden, die zu einer periodischen Umlenkung der Schmelzbadströmung führt. Anhand eines neuartigen Verfahrens zur Bestimmung der Inhomogenität einer Elementverteilung konnte zudem gezeigt werden, dass diese niederfrequente Strömungs-manipulation zu einer signifikanten Verbesserung der Homogenität der Elementverteilung in der geschweißten Naht beiträgt.
Aktualisiert: 2018-11-20
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Zur Oberflächenfluorierung von polymeren Bauteilen steht mit der direkten Fluorierung
durch elementares Fluorgas ein etabliertes Werkzeug zum gezielten Einstellen der
Oberflächenenergie dieser Bauteile zur Verfügung. Hierdurch lässt sich der Kontaktwinkel
verschiedener Flüssigkeiten auf dieser Oberfläche einstellen. Sollen aber nur bestimmte
Bereiche der Oberfläche fluoriert werden, ist das Verfahren nur bedingt geeignet. In der
vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiges Verfahren untersucht, welches eine lokale
Fluorierung der Polymeroberfläche in einem einzelnen Prozessschritt ermöglicht. Das
Bauteil wird einem Precursorgas ausgesetzt. Das Precursorgas beinhaltet Fluor in
gebundener Form, welches durch UV-Photonen abgespalten werden kann. Die so
gebildeten Fluorradikale reagieren hauptsächlich in der Nähe ihres Erzeugungsortes mit
dem Polymer, sodass durch die Wahl der UV-Intensitätsverteilung auf der
Probenoberfläche die Form der lokalen Fluorierung bestimmt werden kann. Mit dem
untersuchten Verfahren lassen sich gezielt hydrophile und hydrophobe Bereiche auf
Polymeroberflächen erzeugen, die z. B. in m Bereich des Flüssigkeitshandlings bei sehr
geringen Volumina eingesetzt werden können.
Aktualisiert: 2018-11-20
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Der Einsatz moderner Scheibenlaser mit hoher Strahlqualität ermöglicht die Herstellung deutlich tieferer und schlankerer Nähte. Bei der Erstarrung ergibt sich im Schweißgut üblicherweise eine grobe und stängelige Kornstruktur, was zur Heißrissbildung in Aluminiumschweißnähten führen kann. Ziel der Arbeit ist es daher, die Schweißeignung beim Laserstrahlschweißen von Aluminiumlegierungen durch Kornfeinung zu erhöhen. Dazu wurde die Kornstruktur experimentell in Abhängigkeit der Ti/B-Gehalte im Schweißgut und Schweißparameter untersucht. Darauf basierend wurde der Einfluss der Kornfeinung auf die Heißrissanfälligkeit mittels des DELTA-Tests ermittelt. Um die Mechanismen der Heißrissvermeidung durch Kornfeinung zu verstehen, wurde ein analytisches Modell entwickelt, in dem die Einflüsse der Kornstruktur auf die drei Elementarprozesse: die Nachspeisungsdauer, den Kapillardruck und die Permeabilität beschrieben sind. Es wurde festgestellt, dass die Heißrissanfälligkeit durch eine Kombination dieser drei Elementarprozesse bestimmt wird. Mit diesem Modell kann die Heißrissanfälligkeit in Abhängigkeit der Kornstruktur quantitativ vorhergesagt werden. Dadurch wurde die Wissensbasis für eine kontrollierbare Erhöhung der Schweißeignung durch Kornfeinung geschaffen.
Aktualisiert: 2018-11-20
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Die Anwendung lokaler Wärmequellen zum Umformen von Metallstrukturen stelle eine flexible Methode dar, die keine speziellen Werkzeuge und keine großen externen Kräfte voraussetzt. Große Biegewinkel lassen sich in einem inkrementellen Vorgehen (mehrfaches Bestrahlen) erreichen. Nichts desto trotz sind indusstrielle Anwendungen dieser Methode bislang rat. Ein Grund dafür ist der oft industrie-untaugliche Rechenzeitaufwand geeigneter Planungswerkzeuge. Diese Arbeit widmet sich daher der Erarbeitung einer neuen Simulationsmethode, welche zum Ziel hat, die Recheneffizienz gegenüber dem konventionellen Ansatz wesentlich zu steigern. Das Resultat ist ein neuer Ansatz, der sich den inkrementallen Charakter des Biegeprozesses zunutze macht und zudem das Bauteilmodell in Teilstrukturen zerlegt.
Aktualisiert: 2018-11-20
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Die Entwicklung von Festkörperlasern hoher Leistung schreitet mit unverminderter
Geschwindigkeit voran. Die aktuelle Spitzenreiterposition wird von einem 25 kW Scheibenlaser mit einer fast nur beugungsbegrenzten Strahlqualität besetzt. Mit Hilfe solcher technischer Lösungen kann die durch den Lasereinsatz möglich werdende hohe Produktivität in einen Wettbewerbsvorteil umgesetzt werden, der durchaus eine Kombination aus Kostenvorteil und Technologieführerschaft sein kann. Der konzentrierte Energieeintrag in das Bauteil ermöglicht eine präzise Bearbeitung und führt gleichzeitig zu einer Prozesseffizienz, die sich positiv auf die Amortisation der hohen anfänglichen Kosten der Lasermaterialbearbeitung auswirkt. In Zeiten
rasanter steigender Energiekosten verbessert sich die Wirtschaftlichkeit des Lasereinsatzes im Vergleich zu konkurrierenden Verfahren, die Bedeutung der Anschaffungskosten in den Total Costs of Ownership nimmt ab. Die hohe Energieeffizienz moderner Strahlquellen verbessert zusammen mit dem sinkenden Invest pro Kilowatt Laserleistung die Kostenrechnung zusätzlich.
Die sinkenden Kosten für Laserstrahlleistung hoher Qualität machen in zunehmendem Maß Lösungen wirtschaftlich, so dass immer wieder zusätzliche Verfahrensvarianten sinnvoll umsetzbar werden. Um hier auf dem aktuellen Stand zu bleiben, bedarf es geeigneter Informationsquellen.
Zum 6. Mal bietet das LAF eine solche effektive Plattform für Experten aus Forschung und industrieller Anwendung. Berichte aus aktuellen Forschungsarbeiten und Vorträge zum industriellen Einsatz der Lasertechnik zeigen die Trends in den Anwendungsfeldern Laserschweißen und –löten sowie in der Laser-Oberflächenbearbeitung auf. Das Spektrum der Referenten reicht
von Wissenschaftlern über Entwickler von Prozess- für Systemtechnik bis zu Laseranwendern aus dem Transportmittelbau, den Zulieferindustrien, der Lohnfertigung und benachbarten Branchen. So wird zum einen ein aktueller Überblick über den Einsatz und die Möglichkeiten der Laserbearbeitung gegeben, zum anderen werden anwendungsspezifische Anforderungen an Technik, Entwicklung und Forschung aufgezeigt. Damit bietet das LAF’08 die Möglichkeit, neue Wege und Einsatzmöglichkeiten der Lasertechnologie zu diskutieren und fördert einen
branchenübergreifenden Informationsaustausch, insbesondere durch die persönlichen Kontakte.
Das Laser-Anwenderforum wird vom Bremer Institut für angewandte Strahltechnik gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Schweißen von Aluminiumlegierungen, dem Deutschen Verband für Schweißen und verwandte Verfahren, dem Kompetenznetz HansePhotonik, dem International Institute of Welding, dem VDI Technologiezentrum sowie der Wissenschaftlichen Gesellschaft Lasertechnik ausgerichtet. Besonderer Dank gilt den Referenten für ihr Engagement und die Überlassung der Manuskripte, den Sponsoren für die Unterstützung der Veranstaltung, sowie allen,
die an der Vorbereitung und Durchführung der Veranstaltung mit großem Einsatz mitgewirkt haben. Stellvertretend für dieses Team sei an dieser Stelle Frau H. Weers und Herrn D. Reitemeyer ausdrücklich gedankt.
Aktualisiert: 2020-02-17
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Die vorliegende Arbeit entstand neben meiner Tätigkeit am BIAS, Bremer Institut für angewandte Strahltechnik.
Herrn Prof. c. h. Prof. Dr.-Ing. G. Sepold bin ich fiir die Betreuung und großzügige Förderung dieser Arbeit zu besqnderem Dank verpflichtet. Herrn Prof. Dr.-Ing. N. Räbiger gilt mein Dank für die Übernahme des Korreferates.
Herrn Prof. Dr.-Ing. G. Grathwohl danke ich für die Begleitung durch die abschließende Prüfung ebenso wie Herrn Prof. Dr. S. Metev, der mir auch mit grundlegenden Anregungen und wertvollen konstruktiven Diskussionen bei der Erstellung der Arbeit zur Seite stand.
Meinen Dank möchte ich auch allen Mitarbeitern des BIAS aussprechen, die mich freundschaftlich bei meiner Arbeit unterstützt und zu ihrem Gelingen beigetragen haben. Herrn Dr. S. Savtchenko danke ich fiür seine Unterstützung bei der Programmierung der Berechnungen, Herrn A. Tewes für seine Geduld bei den experimentellen Untersuchungen und bei der mühsamen Aufbereitung der angefallenen Daten sowie Herrn A. Klett für die Unterstützung bei der Herstellung der Experimentalaufbauten. Herrn Dr. V. Schlett vom Institut für angewandte Materialforschung in Bremen danke ich für die unkomplizierte Unterstützung bei der Lösung von Problemen bezüglich der Analyse.
Hier zwar an letzter Stelle genannt, aber nicht zuletzt, bedanke ich mich bei meiner Familie, die durch Ihre Geduld und Rücksichtnahme die Fertigstellung der Arbeit ermöglicht hat.
Aktualisiert: 2020-11-19
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In der vorliegenden Arbeit wird ein neues, physikalisch basiertes Geometriemodell des Streifen projektionsverfahrens zur Umrechnung von Phasenmeßdaten in 3D-Koordinaten entwickelt. Es beschreibt flexible Meßanordnungen mit den wesentlichen Aufbaugrößen, wobei reale Eigenschaften
optischer Abbildungssysteme berücksichtigt werden. Der geometrische Zusanm1enhang zwischen Kamera und Projektor wird auf einfache Abhängigkeiten reduziert. Dadurch ist das Modell kompakt und in der Anwendung effektiv bei weitgehender Wahrung von Allgemeingültigkeit. Zur einheitlichen Beschreibung des Meßprinzips optischer Koordinatenmeßverfahren wird das Konzept der Meßsensitivität eingefülut und eine allgemeine Grundgleichung abgeleitet. Damit können unterschiedliche Meßanordnungen durch Gleichungssysteme einheitlicher Grundstruktur modelliert werden.
Für die praktische Anwendung des Geometriemodelles müssen die Modellparameter zuverlässig bestimmt werden. Dafür wird ein neues, modellbasiertes Kalibrierverfahren entwickelt, das die Modellparameter mit ausreichender Genauigkeit identifiziert. Aufgrund der Modellstruktur verringert sich die Anzahl der zu bestinu11enden Aufbaugrößen wesentlich und die Identifikationsaufgabe läßt sich auf einfach zu lösende lineare Probleme zurückfuhren. Durch Anwendung des neuen Geometriemodells und Kalibrierverfahrens wird ein reproduzierbar genaues und gleichzeitig mit vertretbarem Aufwand praktikables Fomuneßverfahren für komplex-strukturierte Objekte realisiert. Das Meßverfahren garantiert eine obere Grenze systematischer Koordinatemneßabweichungen, die unter dem durch die Phasemnessung gegebenen Rauschniveau liegt. Die durch das Auswerteverfahren gegebene Flexibilität bzgl. der Meßkomponenten ermöglicht eine optimale Anpassung der Meßanordnung an die Gegebenl1eiten des Meßobjektes.
Aktualisiert: 2020-11-19
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Beim Aufbau von mehrlagigen, verschleißfesten Schichten und freistehenden Strukturen aus einem Metall-Hartstoff-Verbundwerkstoff mit dem Laserstrahlbeschichtungsverfahren treten thermisch induzierte Eigenspannungen auf, die zu Defekten und Rissen und letztendlich zum Schichtversagen führen können. Neben den verfahrenstechnischen Einflussgrößen, welche die Wärmeführung beim Beschichten bestimmen, hat auch die verwendete Materialkombination einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenspannungssituation des erzeugten mehrlagigen Schichtenverbundes und folglich auf die Rissproblematik.
Durch eine Optimierung des Laserstrahi-Pulverbeschichtens sowie durch Einbringen eines Konzentrationsgradienten können die thermisch induzierten Zugeigenspannungen in der Beschichtung auf ein Minimum reduziert und rissfreie Beschichtungen erzeugt werden. Eine Gradierung der chemischen Zusammensetzung, d.h. eine quasi kontinuierliche Erhöhung des Hartstoffanteils entlang der mehrlagigen Beschichtung bei gleichzeitiger quasi kontinuierlicher Abnahme des Metallanteils, minimiert die Eigenspannungskonzentrationen am Grenzflächenbereich. Rissfreie, gradierte Nickelbasis-Chromkarbid-Verbundwerkstoffe mit einem Hartstoffanteil bis 70 vol% konnten erzeugt werden. Durch eine Anpassung der Prozessparameter sowie durch Wahl einer geeigneten Materialkombination können sowohl die mechanischen als auch die tribologischen Eigenschaften optimiert werden.
Aktualisiert: 2020-11-19
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Bereits zum fünften Mal findet in Bremen ein Laser-Anwenderforum statt. Die Fortschreibung des Themenschwerpunkts: „Laserstrahlfügen: Prozesse, Systeme, Anwendungen, Trends“ steht dabei für Kontinuität.
Das LAF'06 bietet ein effektives Forum für Experten aus Wissenschaft und industrieller Anwendung. Referenten aus der Praxis berichten und diskutieren kompetent über den derzeitigen Stand, die Chancen und die offenen Fragen beim industriellen Einsatz der Lasertechnik. Ziel des LAF'06 ist, dem Anwender einen aktuellen Überblick über Einsatz und Möglichkeiten des Laserstrahlfügens zu verschaffen, anwendungsspezifische Anforderungen an Technik, Entwicklung und Forschung aufzuzeigen, neue Wege und Einsatzmöglichkeiten der Lasertechnologie zu diskutieren, und nicht zuletzt durch persönliche Kontakte den Informationsaustausch auch branchenübergreifend zu fördern.
Das Laserstrahlschweißen ist heute ebenso wie das Laserstrahllöten in vielen Anwendungen bereits ein etabliertes Standardverfahren. Insofern ist ihm der Nimbus des Neuen inzwischen abhanden gekommen. Dennoch bleibt das Laserstrahlfügen ein Hightech-Verfahren, das mit Blick auf die Produktqualität sowie die Produktivität und Wirtschaftlichkeit große Vorteile gegenüber anderen Fügeverfahren bieten kann, dessen Einsatz aber wegen seiner Komplexität auch besondere Sorgfalt und Aufmerksamkeit verlangt. Deshalb muss beim Einstieg in das Laserstrahlfügen auch nach wie vor eine hohe Aktivierungsenergie als Investition in die Systeme und für den Erwerb von Know-how aufgebracht werden. Dies bleibt eine Hemmschwelle, so dass es sich in vielen Bereichen wie beispielsweise der flexiblen Lohnfertigung bisher nicht in dem Maße durchsetzt, wie man es nach dem Beispiel des Laserstrahlschneidens vielleicht hätte erwarten können.
Die Verbesserung der Produktqualität sowie der Produktivität und Wirtschaftlichkeit ist das Thema, welches sich hinter der aktuellen Diskussion um neue Strahlquellen verbirgt. Hohe Leistung und bessere Fokussierbarkeit sind die wesentlichen Merkmale. Welchen Einfluss die hohe Brillanz der Quellen auf den Schweißprozess hat und welchen Nutzen der Anwender daraus ziehen kann, soll auf diesem Laser-Anwenderforum beleuchtet werden. Über die Strahlquellendiskussion hinaus sollte jedoch nicht übersehen werden, dass andere Themen für die Anwender eine ebenso wichtige Rolle spielen. Dazu gehört vor allem die Frage nach der sicheren Beherrschung der Fügeprozesse und der Sicherung der Qualität in der Fertigung, wozu ein fundiertes Prozessverständnis, anforderungsgerechte systemtechnische Lösungen und eine sinnvolle Überwachung der Prozesse wichtige Beiträge liefern.
Das Laser-Anwenderforum wird vom Bremer Institut für angewandte Strahltechnik gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Schweißen von Aluminiumlegierungen, dem Deutschen Verband für Schweißen und verwandte Verfahren, dem Kompetenznetz Hansephotonik, dem VDI-Technologiezentrum Physikalische Technologien sowie der Wissenschaftlichen Gesellschaft Lasertechnik ausgerichtet. Wir danken besonders den Referenten für ihr Engagement und die Überlassung der Manuskripte, den Sponsoren für die Unterstützung der Veranstaltung, sowie allen, die an der Vorbereitung und Durchführung der Veranstaltung mit großem Einsatz mitgewirkt haben.
Aktualisiert: 2020-11-19
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Die Motivation für die Entwicklung eines lasergestützten Verfahrens zum Fügen von Aluminium mit Stahl war eine mögliche Gewichtsreduzierung im automobilen Karosseriebau. In der konventionellen Schweißtechnik existiert kein Verfahren, mit dem es möglich ist, Aluminium mit Stahlblechen als kontinuierliche Dichtnähte miteinander zu verbinden. Durch Ausnutzung der Unterschiede in den Werkstoffeigenschaften von Aluminium und Stahl sowie der Eigenschaften der Nd:YAG-Laserstrahlung konnte ein Verfahren entwickelt werden, mit dem erstmals thermisch gefügte Aluminium-Stahl-Verbindungen mit guten Gebrauchseigenschaften hergestellt werden können.
Aktualisiert: 2020-11-19
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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der laserlithographischen Herstellung von integriert-optischen Sensorstrukturen in Substraten, die auf dem Polymer Polymethylmethacrylat (PMMA) basieren. Zur Bestrahlung der Polymere wurde ein Kryptonfluorid-Excimerlaser eingesetzt. In den bestrahlten Bereichen ändern sich die optischen Eigenschaften des Polymers, so dass Lichtwellenleiter entstehen. Bisher wurde mit dieser Methode im Wesentlichen nur gerade Wellenleiter mit und ohne Bragg-Gitter ausschließlich in homopolymeren PMMA-Substraten realisiert. Ziel der Arbeit war daher die Erweiterung des Verfahrens auf komplexere Elemente und temperaturstabilere Polymere sowie eine effektive Verkürzung der Prozesszeit. Im Rahmen der Arbeit konnten erstmals Wellenleiter in Polymethacrylmethylimid erzeugt werden sowie die Machbarkeit von Mach-Zehnder-Interferometern belegt werden. Es wurde aufgezeigt, dass durch eine in die Prozesskette integrierte Sensitivierung eine Verkürzung der Gesamtschreibzeit bei der Herstellung von Wellenleite-Bragg-Gittern um eine Größenordnung erzielt werden kann. Dadurch verbessern sich zudem die optisch-funktionalen Eigenschaften der Strukturen.
Aktualisiert: 2020-02-17
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Die chemische Auflösung von Metallen in reaktiven flüssigen Medien erlaubt einen quasi kalten Abtrag weit unterhalb der Schmelztemperatur des Werkstoffs. Eine Aktivierung der chemischen Ätzreaktion kann bei passivierten Metallen dabei durch eine Verschiebung des chemischen Potentials infolge einer Temperaturerhöhung an der Werkstoffoberfläche herbeigeführt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der laserchemische Abtrag zur Mikrostrukturierung von Metallen untersucht. Dazu wurde ein System entwickelt und untersucht, das in einer Kombination aus Laser- und reaktiven Flüssigkeitsstrahl einen effizienten chemischen Abtrag in turbulenter Strömung mit einer Steigerung der Abtragsraten um das 10fache auf 0,01mm³/min ermöglicht. Für das Laser-Jet-Verfahren konnten zwei charakteristische Bereiche des Abtragsverhaltens identifiziert werden. Eneierseits der reaktionslimitierte Bereich bei kleinen Abtragstiefen, in dem die Reaktionsgeschwindigkeit konstant ist. Andererseits der diffusionslimitierte Bereich bei großen Abtragstiefen, in dem die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Tiefe kontinuirlich abnimmt. Die prozesstechnischen Grenzen hinsichtlich der Bearbeitungsqualität liegen bei einer Oberflächenrauheit von 0,2µm und einem Kantenradius von 2 µm.
Aktualisiert: 2020-02-17
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Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurde die UV-Iaserbasierte Herstellung von planaren, polymeren Multiplexer-Komponenten untersucht, die optische Signale verschiedener Wellenlängen in eine optische Datenübertagungsleitung ein- und auskoppeln können. Dabei wird als Herstellungsverfahren eine laserbasierte Technologie zur UV photochemischen Modifizierung der optischen Eigenschaften von Polymeren eingesetzt. Durch UV-Iaserlithographische Verfahren (UV-Kontaktmaskenverfahren, Phasenmasken Methode) ermöglichte dies eine lokale und reproduzierbare Erhöhung des Brechungsindexes und somit die Erzeugung von integriert-optischen Mikrostrukturen (Lichtwellenleiter, Gitterstrukturen) in der Oberfläche eines planaren Polymerchips.
Da im Vergleich zu klassischen Herstellungsverfahren, die auf teuren anorganischen Materialien basieren, viele Prozessschritte wegfallen (z.B. Spin-Coating im Reinraum, Ätzen von dünnen Schichten), können auf diese Weise kostengünstige CWDM Multiplexer-Komponenten produziert werden (Prozesskettenverkürzung).
Aktualisiert: 2020-02-17
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Laserstrahlschweißen im Bereich des Antriebsstrangs gewinnt zunehmend an Bedeutung, da dieses Fügeverfahren die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Großserienfertigung erfüllt. Tiefe und schlanke Nähte bedeuten eine minimale thermische Belastung für die zu fügenden Bauteile und ermöglichen somit einen verzugsarmen Schweißprozess. Dennoch können fertigungsbedingte Geometrieabweichungen auftreten, welche oftmals mit hohen Nacharbeitskosten am Fertigteil verbunden sind, zumal innerhalb der fertigungstechni schen Prozesskette weitere Verzugspotenziale eingebracht werden können. Diese Arbeit widmet sich daher der Entwicklung einer prozesskettenübergreifenden Kompensations strategie von schweißbedingten Verzügen von axial geschweißten Welle-Nabe Verbindungen aus Stahl. Der Einfluss auf den Verzug bei Verwendung von unterschiedli chen Laserstrahlanordnungen ist unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette un tersucht worden. Die Validierung der numerisch berechneten Eigenspannungen und Ver züge erfolgte durch Eigenspannungsmessungen am Forschungsreaktor Heinz Maier Leibnitz in München. Es konnte erfolgreich demonstriert werden, da ss fertigungsbedingte Verzüge innerhalb einer Prozesskette kompensierbar sind.
Aktualisiert: 2020-02-17
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Werkzeug Laser: Industrieller Fortschritt durch wissenschaftliche Forschung
Gewidmet Prof. Dr.-Ing. Gerd Sepold
Aktualisiert: 2020-11-19
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Prozessskalierung
Tagungsband des 2. Kolloquiums Prozessskalierung im Rahmen des DFG-Schwerpunkt-Programms Prozessskalierung
Aktualisiert: 2020-11-19
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Ein wesentliches Defizit bei der Qualifizierung des Laserstrahlschweißens stellt die unzureichende Kenntnis ortsaufgelöster mechanisch-technologischer Eigenschaften laserstrahlgeschweißter Verbindungen dar. Im Nahtbereich liegen steile Eigenschaftsgradienten vor, so daß zur experimentellen Charakterisierung der Schweißung die Verwendung angepaßter Sensoren erforderlich ist.
Durch die Entwicklung und den Aufbau eines neuartigen Dehnungssensors auf Basis der Digitalen
Speckle Fotografie wird die Voraussetzung geschaffen, um in Zugversuchen die Werkstoffkennwerte einzelner Gefiigebereiche der Lasernaht ortsaufgelöst zu ermitteln. Letztlich werden den Spannungs Dehnungs-Diagrammen des Schweißguts, der Wärmeeinflußzone und des Grundwerkstoffs die jeweiligen statischen Festigkeitseigenschaften entnommen.
Anhand der experimentellen Untersuchungen zeigt sich, daß ein differierendes Deformationsverhalten zwischen spannungsarmgeglühten und thermisch unbehandelten, d. h. eigenspannungsbehafteten, Zugproben vorliegt. Basierend auf Analysen des lokalen Fließbeginns kann der Eigenspannungszustand der thermisch unbehandelten Proben abgeleitet werden. Hierbei ist der exakte Lastspannungszustand in den einzelnen Gefiigebereichen zu berücksichtigen, welcher mit Hilfe numerischer Simulationen zugänglich wird. Durch die Kombination experimenteller und numerischer Analysen wird neben den Festigkeitseigenschaften auch der komplexe Schweißeigenspannungszustand erhalten.
Aktualisiert: 2020-11-19
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Im Jahr 1960 zündete Theodore Maiman den ersten Laserblitz. Das Potential dieser neuen Technologie für die Materialbearbeitung wurde früh erkannt, so dass der Laser heute eine weite Verbreitung in der industriellen Produktion vorweisen kann. Dies ist auf die ständige Weiterentwicklung des im Labor nachgewiesenen Funktionsprinzips hin zu einem hocheffizienten Bearbeitungswerkzeug zurückzuführen, die die Lasertechnik in den letzten 50 Jahren durchlaufen hat.
Heute sind es insbesondere die hohe Energieeffizienz moderner Strahlquellen und der sinkende lnvest pro Kilowatt Laserleistung, die die Lasertechnik für neue Einsatzmöglichkeiten in der Fertigung attraktiv machen. Dazu sind innovative technische Lösungen gefragt, die durch den Lasereinsatz möglich werdende hohe Produktivität in einen Wettbewerbsvorteil umgesetzt werden, der durchaus eine Kombination aus Kostenvorteil und Technologieführerschaft sein kann. Um hier auf dem aktuellen Stand zu bleiben, bedari es geeigneter lnformationsquellen.
Das 7. Laser-Anwenderiorum bietet dazu die Möglichkeit, innovative Wege und Einsatzmöglichkeiten der Lasertechnologie zu diskutieren und fördert, insbesondere durch die persönlichen Kontakte, einen branchenübergreifenden lnformationsaustausch. Anerkannte Experten aus der Industrie berichten über aktuelle Trends zum Einsatz von Lasern in der Produktion. Ergänzt wird dies durch Vorträge aus Forschung und Entwicklung. So wird zum einen ein aktueller Überblick über den Einsatz und die Möglichkeiten der Laserbearbeitung gegeben, zum anderen werden anwendungsspezifische Anforderungen an Technik, Entwicklung und Forschung aufgezeigt.
Das Laser-Anwenderiorum wird vom BIAS - Bremer Institut für angewandte Strahltechnik gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Schweißen von Aluminiumlegierungen- Centr-AI, dem Deutschen Verband für Schweißen und verwandte, Verfahren, dem Kompetenznetz HansePhotonik, dem VDI Technologiezentrum sowie der Wissenschaftlichen Gesellschaft Lasertechnik ausgerichtet. Besonderer Dank gilt den Referenten für ihr Engagement und die Überlassung der Manuskripte, den Sponsoren für die Unterstützung der Veranstaltung, sowie allen, die an der Vorbereitung und Durchführung der Veranstaltung mit großem
Einsatz mitgewirkt haben. Stellvertretend für dieses Team sei an dieser Stelle Frau; ist urheberrechtlich geschützt.
H. Weers und Frau S. Berk ausdrücklich gedankt.
Aktualisiert: 2020-02-17
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Beim Schweißen, thermischen Beschichten, Umformen und Schneiden freigesetzte
Eigenspannungen beeinflussen das Umformverhalten in Prozessketten und haben
Auswirkungen auf die Widerstandsfähigkeit von Oberflächen und Schweißverbindungen
vor allem gegen Ermüdung und Korrosion. Daher sind das Verständnis und die
Vorhersagbarkeit von Eigenspannungen thermisch bedingter Formänderungen von großem
Interesse. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass insbesondere das spezifische
Werkstoffverhalten der unterschiedlichen Stahlsorten infolge des durchlaufenden
thermischen Zyklus einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenspannungsverteilung hat und
wie dieses zuverlässig modelliert werden kann. Dies wird sowohl an geschweißten als auch
thermisch umgeformten und vorgespannten Werkstücken aus stark mechanisch -
verfestigenden austenitischen Stählen als auch an dem umwandelnden Konstruktionsstahl
S355 und dem Einsatzstahl 20MnCr5 gezeigt. Weiter wird der Einfluss der
Werkstückgeometrie auf die freigesetzten Eigenspannungen untersucht.
Aktualisiert: 2020-02-17
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