Strahlwerkzeug Laser

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Vor dem Hintergrund der kostenbedingten Akzeptanzprobleme für Laserverfahren wurde der Einfluss von Strahlparametern, insbesondere der Wellenlänge, auf die Prozesseffektivität untersucht. Dabei wurden die Beiträge zum Prozesswirkungsgrad, wie der thermische und Einkopplungswirkungsgrad, näherungsweise berechnet. Zunächst war es notwendig, prozessrelevante Absorptionswerte für technische Werkstoffe zu ermitteln, wofür eine Extrapolationsmethode entwickelt wurde. Mit den gewonnenen Hochtemperaturabsorptionswerten, Modellen für typische Wechselwirkungsgeometrien und thermischen Näherungslösungen konnten die wesentlichen Einflüsse der Strahlparameter auf den Wirkungsgrad der Verfahren Härten, Umschmelzen, Schweißen und Schneiden analysiert werden. Eine einheitliche Auftragungsart wurde abgeleitet, die es erlaubt, experimentelle Daten hinsichtlich Prozess- und Einkopplungswirkungsgrad zu analysieren und Extrapolationen vorzunehmen. Die theoretischen Prognosen wurden durch experimentelle Ergebnisse überprüft. Abhängig vom Verfahren ergab sich ein Potenzial zur Steigerung des Prozesswirkungsgrads von einigen 10 bis zu mehreren 100 Prozent. Dieses Potenzial kann teilweise mit den heute verfügbaren Lasern und weitgehend mit innovativen Lasersystemen wie diodengepumpten Festkörperlasern und fraktalen Lasersystemen ausgeschöpft werden.