Entwicklung und Analyse des plasmaunterstützten Laserstrahlschmelzschneidens

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Füssel; Professor Dr.-Ing. Christoph Leyens
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449582007

Im Rahmen des geplanten Forschungsvorhabens soll ein neuartiges laserbasiertes Trennverfahren (Plasmaunterstütztes Laserstrahlschneiden (PuLs)) zum Zuschnitt metallischer Werkstoffe (Eisen- und Nichteisenmetalle) erstmals umfassend und methodisch untersucht und in Bezug auf die erreichbaren Verfahrensvorteile gegenüber konventionellen Schneidprozessen getestet werden. Charakteristisch für das adressierte Hybridverfahren ist die Kombination eines Laserstrahls und eines koaxial geführten Plasmagasstrahls, wobei Energietransfer und Materialaustrieb infolge der Verwendung eines nichtübertragenen Lichtbogens entkoppelt sind. Dadurch soll es ermöglicht werden, die Vorteile eines fokussierten Laserstrahls zur Generierung schmaler Schnittspalte mit nahezu parallelen Schnittkanten mit den Vorteilen des Plasmaschneidens in Bezug auf geringe Schnittkantenrauheiten, trennbare Materialdicken und einem moderaten Gasverbrauch synergetisch zu verknüpfen. Die zur erforderlichen Qualifizierung des Lösungsansatzes geplanten Arbeiten umfassen Designstudien zur effizientesten Ausbildung des Plasmajets, umfangreiche experimentelle Studien zu resultierenden Parameterabhängigkeiten sowie Modellentwicklungen und Simulationsrechnungen für eine fundierte theoretische Durchdringung der Prozesses. Im Ergebnis der durchzuführenden Projektarbeiten wird ein potenziell hocheffizientes und neuartiges Hybridverfahren mit verbesserter Bearbeitungsgüte und reduziertem Fertigungsaufwand im Vergleich zu den etablierten individuellen thermischen Trennverfahren des Laserstrahlschneidens und Plasmaschneidens erwartet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen