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Methode zur Bestimmung der Prozessparameter am Laser-Bearbeitungsplatz

Werelius, Kristian (1999):
Methode zur Bestimmung der Prozessparameter am Laser-Bearbeitungsplatz.
Technische Universität Darmstadt, [Diploma Thesis or Magisterarbeit]

Abstract

Zusammenfassung:

Das Institut für Elektromechanische Konstruktion besitzt einen gepulsten Nd:YAG-Laser mit 400 W Strahlenleistung für die Materialbearbeitung. Um den Laser bei abwechselnden Bearbeitungsaufgaben einsetzen zu können, müssen jeweils entsprechende Prozeßparameter bekannt sein.

In der vorliegenden Arbeit wurde ein Verfahren zur Bestimmung von Prozeßparametern entwickelt. Das Verfahren kann von "ungeübten" Anwendern benutzt werden und ermöglicht eine schnelle Abschätzung der Prozeßparameter. Die Ermittlung der Prozeßparameter erfolgt dabei in Abhängigkeit von bekannten Materialeigenschaften. Sind diese vollzählig bekannt, so können die Prozeßparameter rechnerisch ermittelt werden. Sind nur einige oder keine Materialeigenschaften bekannt, so werden die Prozeßparameter experimentell ermittelt. Es wird dabei die Methode von Box und Wilson angewandt. Die Methode ermittelt den Gradienten des Versuchskennfeldes, woraus sich anschließende Versuche ergeben, die zu den optimalen Prozeßparametern führen. Die Planung der Versuche wurde durchgeführt und steht als Formular zur Verfügung. Die Auswertung ist ebenfalls in diesem Formular integriert.

Bei den Untersuchungen wurde eine Laseranlagenkenngröße gefunden, die es erlaubt sehr schnell eine Aussage zu treffen, ob eine Bearbeitung für ein Material durchgeführt werden kann. Diese Kenngröße wurde mit beta bezeichnet und verknüpft den Wirkungsgrad, Pulsdauer und Energiespeicher des Lasers. Bei der Auswahl der Einstellungen sind somit optimale Arbeitspunkte einfach bestimmbar. Für maximale Impulsleistung sind demnach die Pulsdauern 600µs, 690µs und 890µs am ehesten geeignet.

Um die ermittelten Prozeßparameter zu speichern, wurde das Lasersteuerungsprogramm "Archer" erweitert. Es wurde eine Datenbank implementiert, die es erlaubt, ermittelte Prozeßparameter hinzuzufügen oder ggf. zu ändern. Um die Programmpflege von "Archer" und der Datenbankanwendung zu erleichtern, ist die Erweiterung als eine selbständige Anwendung programmiert mit möglichst wenigen Schnittstellen zu "Archer".

Item Type: Diploma Thesis or Magisterarbeit
Erschienen: 1999
Creators: Werelius, Kristian
Title: Methode zur Bestimmung der Prozessparameter am Laser-Bearbeitungsplatz
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Das Institut für Elektromechanische Konstruktion besitzt einen gepulsten Nd:YAG-Laser mit 400 W Strahlenleistung für die Materialbearbeitung. Um den Laser bei abwechselnden Bearbeitungsaufgaben einsetzen zu können, müssen jeweils entsprechende Prozeßparameter bekannt sein.

In der vorliegenden Arbeit wurde ein Verfahren zur Bestimmung von Prozeßparametern entwickelt. Das Verfahren kann von "ungeübten" Anwendern benutzt werden und ermöglicht eine schnelle Abschätzung der Prozeßparameter. Die Ermittlung der Prozeßparameter erfolgt dabei in Abhängigkeit von bekannten Materialeigenschaften. Sind diese vollzählig bekannt, so können die Prozeßparameter rechnerisch ermittelt werden. Sind nur einige oder keine Materialeigenschaften bekannt, so werden die Prozeßparameter experimentell ermittelt. Es wird dabei die Methode von Box und Wilson angewandt. Die Methode ermittelt den Gradienten des Versuchskennfeldes, woraus sich anschließende Versuche ergeben, die zu den optimalen Prozeßparametern führen. Die Planung der Versuche wurde durchgeführt und steht als Formular zur Verfügung. Die Auswertung ist ebenfalls in diesem Formular integriert.

Bei den Untersuchungen wurde eine Laseranlagenkenngröße gefunden, die es erlaubt sehr schnell eine Aussage zu treffen, ob eine Bearbeitung für ein Material durchgeführt werden kann. Diese Kenngröße wurde mit beta bezeichnet und verknüpft den Wirkungsgrad, Pulsdauer und Energiespeicher des Lasers. Bei der Auswahl der Einstellungen sind somit optimale Arbeitspunkte einfach bestimmbar. Für maximale Impulsleistung sind demnach die Pulsdauern 600µs, 690µs und 890µs am ehesten geeignet.

Um die ermittelten Prozeßparameter zu speichern, wurde das Lasersteuerungsprogramm "Archer" erweitert. Es wurde eine Datenbank implementiert, die es erlaubt, ermittelte Prozeßparameter hinzuzufügen oder ggf. zu ändern. Um die Programmpflege von "Archer" und der Datenbankanwendung zu erleichtern, ist die Erweiterung als eine selbständige Anwendung programmiert mit möglichst wenigen Schnittstellen zu "Archer".

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Laserparameter Datenbank, Laserstrahl-Bearbeitung, ND-YAG-Laser, Prozessparameter, Testmethodik
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
Date Deposited: 08 Sep 2011 10:18
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1461

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 30-08-1999

Ende Datum: 01-12-1999

Querverweis: 17/24 EMKS 1254, 17/24 EMKD 1457

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (EMK)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKD 1461
Referees: Jungnickel, Dipl.-Ing. Uwe and Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich
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