Laserunterstützte Fräsbearbeitung hochfester Werkstoffe

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Die herausragenden Festigkeitseigenschaften hochleistungsfähiger Werkstoffe führen zu großen Herausforderungen in der mechanischen Bearbeitung. Die laserunterstützte Zerspanung bietet hier neue Perspektiven. In dieser Arbeit wurde die laserunterstützte Fräsbearbeitung mit unmittelbarer Laserbestrahlung der Schnittfläche untersucht. Zunächst erfolgte die Modellierung der laserinduzierten Temperaturverteilung im Spanungsquerschnitt, gefolgt von experimentellen Analogieversuchen mit Siliziumnitrid-Keramik zur Bewertung der prozesstechnologischen Machbarkeit. Es wurden die optischen, mechanischen und thermischen Grundlagen für die Integration von Strahlführungssystemen erarbeitet, wobei Anforderungen an die Spindel-Werkzeug-Technologie für die maschinenintegrierte Laserstrahlführung abgeleitet wurden. Dies führte zur Entwicklung eines Maschinensystems, das hybride Fräsbearbeitung unter direkter Laserbestrahlung ermöglicht. Allgemeine Mess- und Stellgrößen zur Steuerung des hybriden Prozesses wurden abgeleitet und in ein Prozesssteuerungssystem umgesetzt. Die experimentelle Untersuchung der Abhängigkeiten zwischen maschinenseitigen Stell- und prozessseitigen Kenngrößen bei der Bearbeitung von Siliziumnitrid-Keramik und Inconel 718 zeigte eine signifikante Steigerung der Effektivität und Energieeffizienz. Die vorgestellte Technik eröffnet weitreichende Entwicklungspotenziale für bestehende Bearbeitungssysteme und ermöglicht die Anpa