Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Steigerung der Prozesseffizienz und Schnittkantenqualität beim Inertgasschneiden mit Faserlasern

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Die Entwicklung von Festkörperlasern hoher Strahlqualität in Form von Faser- und Scheibenlasersystemen und deren Verfügbarkeit im Multi-kW-Leistungsbereich hat in den letzten Jahren zunehmende Forschungsaktivitäten bezüglich deren Anwendung für industriell etablierte Lasermaterialbearbeitungsprozesse stimuliert. Hierbei wurden neue Phänomene bezüglich der Prozesscharakteristik und des Bearbeitungsergebnisses insbesondere im Vergleich zur Materialbearbeitung mit konventionellen CO2-Laserstrahlquellen festgestellt. Für den Anwendungsfall des Laserstrahlschneidens resultieren zum Teil markante quantitative und qualitative Unterschiede in der erzielbaren Prozesseffizienz sowie in der Schnittkantenqualität, die bisher nicht eindeutig interpretiert werden konnten. Das angestrebte Forschungsvorhaben ist daher auf systematische Untersuchungen des Laserstrahlschneidens mit Faserlasern ausgerichtet, in deren Ergebnis die basierend auf dem derzeitigen Erkenntnisstand als am aussichtsreichsten angesehenen prozesstechnischen Möglichkeiten zur Verfahrensoptimierung dargestellt und bewertet werden sollen. Neben einem umfangreichen experimentellem Versuchsprogramm soll die Analyse durch die Entwicklung eines Simulationstools zur numerischen Berechnung der Schnittspaltgeometrie unterstützt werden, welches im Rahmen von Sensitivitätsanalysen zur Vertiefung des Prozessverständnisses beitragen und eine theoretische Interpretation der experimentell gewonnenen Erkenntnisse für die vorgesehenen Parametervariationen ermöglichen soll.