Prozesstechnische Optimierung des Laserdurchstrahlschweißens von Thermoplasten

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Ziel des geplanten Gesamtvorhabens ist die Erforschung und Beschreibung der grundlegenden thermophysikalischen und fluiddynamischen Prozesse, die während des Laserdurchstrahlschweißens von Kunststoffen auftreten. Von besonderem Interesse ist hierbei die Visualisierung der Schmelzbaddynamik. Hierfür wird ein analytisches Verfahren erarbeitet, mit dem man die Fließ- und Strömungsvorgänge erstmalig beobachten bzw. visualisieren kann. Ein derartiges Verfahren beruht auf der Röntgenmesstechnik in Form der Hochgeschwindigkeits-Mikrofokus-Radioskopie. Die modellhafte Betrachtung der fluiddynamischen Vorgänge und des Temperaturverhaltens in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften der zu schweißenden Fügeteile und von den gewählten Schweißparametern erweitert das Prozessverständnis maßgeblich und bildet die Basis für die spätere Optimierung des Schweißprozesses. Anhand der entwickelten Theorie sollen mit Hilfe der Berechnungen zu Strömungs- und Temperaturverhältnissen, auch infolge gezielter Veränderungen der Strahlformung und -führung, Aussagen über die resultierenden Schweißnahtqualitäten ermöglicht werden, die in ausgewählten Fällen experimentell verifiziert werden.