Laser Groche VL 3 + 4

• Wärmeleitungsschweißen
• Tiefschweißen

• Wärmeleitungsschweißen: abhängig von Wärmeleitung
• Tiefschweißen: von Form der Plasmakapillare

• Werkstoff über die Schmelztemperatur aufgeheizt, aber nur so weit, dass noch kein merklicher Dampfdruck auftritt
• beim Fügen dünner Werkstücke wie Folien oder Drähte eingesetzt

• Strahlungsintensität über die für die Verdampfung erforderliche Schwellenintensität erhöht => Dampfkapillare (Keyhole)
• Absorption der Laserstrahlung im Metalldampf => teilweise Ionisation des Metalldampfes => Metalldampfplasma entstehen
• Energieeinkopplung deutlich besser => stark zunehmende Schweißtiefe (Tiefschweißeffekt)
• große Nahttiefen- zu Nahtbreitenverhältnisse von 10:1 und mehr aus
• eigentliche Schweißprozess durch relative Bewegung des Lasers und damit der Dampfkapillare zumWerkstück
• an Vorderfront der Kapillare wird Material vollständig aufgeschmolzen
• Ein Teil umfließt die Kapillare als Schmelze, anderer Teil wird verdampft, kondensiert anschließend und erstarrt an Rückseite der Kapillare zur Schweißnaht

Laserstrahl- und Prozessparameter

Plasma ist ein ionisiertes Gas (Gasgemisch). Führt man Gasen kontinuierlich Energie (z.B. in Form von elektrischen Strom) zu, so gehen sie in einen Zustand über, in dem neutrale Gasmoleküle angeregt und bei weiterer Energiezufuhr häufig positiv geladene Ionen und negativ geladene Elektronen entstehen. Dieses Gemisch aus neutralen, positiv und negativ geladenen Partikeln bezeichnet man als Plasma.

• unter 10^6 W/cm^2 ist der Bereich des Wärmeleitungsschweißens, da die Schweißtiefe nur von der Wärmeleitung abhängig
• Überschreitet Laserintensität einen bestimmten Schwellenwert, so steigt Schweißtiefe stark an. Bei dieser Laserintensität - der sogenannten Plasmaschwelle -beginnt das Material zu verdampfen und die Plasma- oder Dampfkapillare bildet sich im Werkstück aus. Dies ist der Bereich des Tiefschweißens.

• vergleichsweise geringe Vorschubgeschwindigkeit
• hohe Streckenenergie
• halbkreisförmiger Nahtquerschnitt mit Nahtbreite ≈ 2 x Nahttiefe
• Nahtoberraupe und Wurzel sehr gleichmäßig
• Verbindungsschweißen nur für Werkstoffe mit niedrigschmelzender Oxidhaut möglich

• Absorption der Laserstrahlung
• Wärmeleitung im Werkstück
• Hydrodynamik in der Schmelze
• Verdampfung von der Kapillaroberfläche
• Gasdynamik in der Kapillare

• hohe Vorschubgeschwindigkeit
• geringe Streckenenergie => geringer Bauteilverzug
• großes Nahttiefe-zu-Nahtbreite-Verhältnis
• Nahtoberraupe und -wurzel sehr gleichmäßig

• Hohe Absorption durch Mehrfachreflexion
• Gleichmäßige Erwährmung der Naht über gesamte Blechdicke
• Entlüftungskanal für Abgase, Vermeidung/ Verminderung der Porenbildung
• Wechselwirkungsprozesse liefern Signale zur Prozessüberwachung

Rayleigh-Länge

Ausreichend hohe Metalldampfdichte

Abgabe der im ionisierten Metalldampf absorbierten Energie erfolgt durch Rekombination von Ionen an der Kapillarwand

• Mit abnehmender Laserleistung sind höhere Intensitäten erforderlich, um photon-induziertes Plasma zu erzeugen, da Wärmeleitungsverluste im Werkstoff und in der Umgebungsatmosphäre mit abnehmendem Fokusradius ansteigen

• Erhöhung der Schweißtiefe
• ABER:
• mit zunehmender Laserintensität wird Plasma oberhalb des Werkstückes so stark aufgeheizt, dass es beginnt, das Werkstück gegen einfallende Laserstrahlung abzuschirmen
• => Plasmaabschirmung

• Wärmeleitungsschweißens (W<10⁶ W/cm2)
• Tiefschweißen in schmalem Fenster zwischen zwei Grenzintensitäten (Plasmabildung und Plasmaabschirmung)
• Zunahme der Einschweißtiefe mit Laserintensität

• Laserstrahlparameter
• Prozessmedium
• Umgebung
• Werkstückparameter
• Handhabungsparameter

• Art der Schweißung (Wärmeleitungs- und Tiefschweißen)
• Ausbildung der Dampfkapillare
• Schweißtiefe
• mechanisch-technologische Eigenschaften (Zugfestigkeit, Härte u.a.) der Schweißnaht

• CO₂
• Nd:YAG
• Intensitätsschwelle zur Bildung der Dampfkapillare liegt wegen der geringeren Absorption für CO₂-Laserstrahlung etwa um den Faktor 2 bis 3 über den Werten für Nd:YAG Laserstrahlung.

• Aufwerfen der Nahtraupe in Form von Tropfen
• sowohl an Nahtoberraupe als auch an Nahtunterraupe in Form von Nahtdurchhängen
• stellt die Abkoppelung einer Schmelzanhäufung am Schmelzbadende dar
• Ausbildung der Humping-Tropfen erfolgt nahezu periodisch

• Instabilitäten der Strahlkapillare und deren Auswirkungen auf die kapillarnahe Schmelzbaddynamik
• hohe Schmelzströmungsgeschwindigkeiten aufgrund lokaler Einschnürungen der Schmelzströmung im Bereich der Strahlkapillare
• ausgeprägte Aufwärtsströmungen der Schmelze
• Druckstörungen in Schmelzströmung durch geringfügige Veränderungen der Schmelzberandung, die sich aufgrund des flachen Schmelznachlaufs hinter der Strahlkapillare verstärkt fortpflanzen und zu Instabilitäten des Schmelzbades führen

• Bördelnaht
• I-Naht
• Kehlnaht
• Überlappnaht
• Axialrundnaht
• Radialrundnaht

• Hauptsächlich CO₂-Laser und Nd:YAG-Laser
• Diodenläser nur Wärmeleitschweißen

• Vorteile eines Nd:YAG-Lasers:
• kürzere Wellenlänge => bessere Energie-Einkopplung in Werkstoff
• Strahlführung über Lichtleiter möglich
• Nachteile eines Nd:YAG-Lasers:
• geringere Laserleistung als CO₂-Laser
• höhere Anschaffungskosten

ungeglüht ist Schweißnaht so hart, dass sie sich nicht dehnt => Riss rechts und links der Naht

• Spalt zw. beiden Blechen, damit schlagartig verdampfendes Zink abfließen kann
• Zink würde sonst Schweißbad zerstören

• durch Laserstrahlschweißen aus mehreren Einzelblechen zusammengefügt
• Diese einzelnen Bleche können unterschiedliche Stahlsorten, Oberflächenbeschichtungen und Dicken aufweise
• Tailored Blanks bieten dem Konstrukteur neue Möglichkeiten zur Gestaltung von Bauteilen.

• zwei Schweißverfahren, z. B. Laserstrahlschweißen und Lichtbogenschweißen, in einer Prozesszone kombiniert
• Kombination kann Überbrückung von Spalten ermöglichen, da WEZ von anderen nicht-Laser-Verfahren größer ist
• bessere Nahtoberflächenstruktur
• beanspruchungsgerechte Metallurgie des Schweißgutes erreicht

• Stanzen und gleichzeitiges Verschweißen von Einzelblechen zu Paketen im Stanzautomat innerhalb der Stanzfolge eines Werkzeuges
• bei einer definierten Winkelstellung ein pulsförmiges Signal an Laser-Einrichtung weitergeleitet und dadurch ein pulsförmiger Laserstrahl ausgelöst

• Kupfer bedingt
• Aluminium schlecht

• Problem: Sehr harte Bereiche können in WEZ beim Schweißen von Stählen mit hohen C-Gehälten und hohen Legierungselementanteilen entstehen
• Lösung: Vorwärmen des Bereiches neben Schweißnaht
• Faktor: Kohlenstoffäquivalent Ce =x%C + x%Mn + ... => wenn über 0.2% => vorwärmen

• Kupfer hochreflektiv
• Laserstrahl auf Stahlkomponente gerichter und Wärme über Wärmeleitung in Kupfer

• Kunststoff
• Pigmentierung der Kunststoffe ist dabei sogewählt, dass die Laserstrahlung das Material z.B. eines Tastenfeldes nahezu ungehindert durchdringt, und erst im Material des darunterliegenden Gehäuses absorbiert wird

• Weichlöten: T<230°
• Hartlöten: T>800°

• Überhitzung benachbarter Teile
• Mechanische Spannungen
• Rissgefahr durch zu hohe Temperaturen
• hohe Toleranzen wegen mechanisch hoher Toleranzen

• Wärmezufuhr an Bedarf einzelner Lötstellen anpassbar
• hohe Lötqualität
• temperaturempfindliche Bauteile können gelötet werden

• Laserstrahl erwärmt Lötstelle
• Laserstrahl erwärmt zugeführtes Lot mit Flussmittel
• Fertig ausgebildete Lötstelle

als Messsignale zur Prozessüberwachung während des Laserstrahlprozesses genutzt

Temperatur als wichtigster zu messender Parameter

• Zinn/ Blei
• Flussmittel
• Oberflächenreiniger

• Laser-Parameter
• Thermophysikalische Eigenschaften
• Prozessparameter
• Äußere Einflüsse

• Absorption
• Leitfähigkeit
• Wärmekapazität
• Dichte
• Schmelztemperatur

• Flussmittel
• Fokussierung
• Atmosphäre
• Kontaktbereich
• Kontaktkraft
• Strahlbewegung

• Oberflächenrauhigkeit
• Kontamination der Oberflächen

kleinkörnigeres Gefüge, da WEZ kleiner => besseres Abfließen der Wärme

• Schwingender Stift erzeugt in kurzen Abständen Funken
• Material durch Schmelzen und Verdampfen verändert
• Verwand mit Erodieren, aber nicht im Dielektrikum

• Material durch rotierenden Fräser (Fräserstichel) abgetragen
• Anwendung beim Herstellen von Schildern

• Vorteile:
• einfache Umsetzung individueller Strukturen
• integration in CNC-Fräsmaschinen
• Nachteile:
• teils große Verfahrwege
• Werkzeugverschleiß

• Umformswerkzeug bewirkt durch Druck Verformung auf ebener Werkstückoberfläche
• Anwendung z.B. bei Prüfstempel zur Kennzeichnung von Werkstücken

• Vorteile:
• geringe Anschaffungskosten
• einfache Umsetzung
• Nachteile:
• Form durch Werkzeug vorgegeben
• nur Bearbeitung von ebenen Werkstückflächen möglich

• Auftragen von Ätzgrund (Material, das gegenüber Ätzmittel resistent ist) auf zu bearbeitender Oberfläche
• zu bearbeitende Struktur wird aufgetragen, indem man an betreffenden Stellen Ätzgrund entfernt
• Oberfläche wird Ätzmittel ausgesetzt
• Anwendung bei DMS

• Vorteile:
• Härte und Sprödigkeit sind keine Beschränkung
• Hohe Präzision (feinste Strukturen machbar)
• Nachteile:
• Relativ teuer für Einzelteile
• Strukturen mindestens so groß wie Materialstärke

• Vorteile:
• höchste Präzision mittels optischer Werkzeugvermessung bei voller Drehzahl
• höchste Oberflächengüten und Konturgenauigkeiten
• Nachteile:
• Kühlung notwendig
• hohe Anschaffungskosten

• Erwärmen: Farbumschlag
• Schmelzen: veränderte Oberflächenstruktur; Aufwölbung
• Verdampfen: Gravieren, Materialabtragung

• Fokussierung erlaubt Absorption im Inneren eines Glaskörpers
• => Laserstrahlung führt zu kleinen Rissen
• Wellenlängen von 1064nm oder 532nm

• Beschriftung mittels Maske
• Strahlablenkungsbeschriftung (Scanverfahren)

• sehr schnelle Beschriftung
• stark begrenztes Beschriftungsfeld
• Beschriftungssatz schwer veränderbar; wenig flexibel

• beliebig programmierbare Schrift- und Linienzüge
• Beschriftungsfeld größer als Maskenverfahren; begrenzt durch Fokussieroptik und Ablenksystem
• langsameres Verfahren

• Festkörperlaser (Nd:YAG, auch frequenzverdoppelt) hauptsächlich für metallische Oberflächen; Linienbreite 0,1mm
• CO₂-Laser für Nichtmetalle, größere Linienbreite
• Abtragen dünner Schichten:
• TEA-CO₂-Laser
• Excimerlaser, geringere Wärmeeinbringung, Linienbreite im -Bereich

• Vorteile:
• hoher Kontrast
• geringe Veränderung der el. oder mechan. Eigenschaften
• berührungsfrei => verschleiß- und kraftfrei
• auf alle Werkstoffe anwendbar
• dauerhafte Beschriftung
• hohe Auflösung
• auch für unebene Oberflächen geeignet
• gut automatisierbar
• keine Rückstände
• Nachteile:
• hohe Anlagenkosten

• Mikrozerspanung
• Mikroumformung
• Funkenerosion
• Laserbearbeitung

• Schmelzabtrag: Austrieb der Schemlze durch Gasdruck
• Mechanische Abtrag: Absprengen der Deckschicht durch Druckwelle
• Abtrag durch Verdampfen/ Sublimation: Thermischer Abtrag/ Ablation
• Chemischer Abtrag: Einsatz reaktiver Gase

• Oxidspanen
• genug Sauerstoff => Stahl beginnt bei Temperaturen oberhalb von etwa 900°C zu brennen
• diese Temperatur schon bei relativ geringer Strahlungsleistung
• bei Verbrennung entstehendes Eisenoxid hebt sich bei geeigneten Prozessparameter ab
• sehr präzise Bearbeitung, allerdings relativ langsam

• Abtragen durch Schmelzaustrieb
• Abtragen durch Abdampfen (Sublimierbohren)

• auftreffender Strahl schmilzt Werkstoff und verdampft ihn teilweise
• verdampfende Material expandiert von der Schmelzoberfläche
• Durch Verdampfungsprozess entsteht Rückstoß auf Schmelzoberfläche ,der zusammen mit Dampfdruck des Materialdampfes über der Schmelze wie Kolben auf am Bohrungsgrund befindliche Schmelze drückt
• Schmelze am Bohrungsrand nach oben ausgetrieben

• Einzelpulsbohren
• Percussionsbohren
• Trepanierbohren

Grundmode TEM₀₀

Niedermodebetrieb mit hohen Pulsleistungen

• Einzelpulsverfahren: d<0.25mm; Tiefe s<2mm
• Mehrfachpulsverfahren: d<1mm; s<20mm
• Trepanierverfahren: 0.5mm<d<10mm

• Randschichtbehandlung
• Beschichten
• Reinigen

• Beschichten ist Aufbringen einer dest haftebdeb Schicht aus formlosen Stoff aus dem...
• ...gas- oder dampfförmigen Zustand
• ...flüssigem, breiigem oder pastenförmigen Zustand
• ... ionisierten Zustand durch elektrolytisches oder chemisches Abscheiden
• ...festen (körnig oder pulvrig) Zustand

• Stoffeigenschaftsändern ist das Fertigen eines festen Körpers...
• ... durch Umlegen
• ... durch Aussondern
• ... durch Einbringen
• von Stoffteilchen, wobei eine etwaige unwillkürliche Formänderung nicht zum Wesen gehört

• Aufheizen des Werkstücks über die Schmelztemperatur zur Erzeugung eines Schmelzbades
• Umverteilung der Atome in der Schmelze durch Konvektion und/oder chemische Reaktion in der Schmelze
• Erstarrung der Schmelze

• Absorption
• Wärmeleitung
• Konvektion
• Schnelle Erstarrung

• planar, zellular oder dendritisch

• T_M = Schmelztemperatur
• T_V = Verdampfungstemperatur
• Wärmeverfahren T<T_M
• Schmelzverfahren T_M<T<T_V
• Plasmaverfahren T> T_V

• Umwandlungshärten
• Anlassen

• Umschmelzen
• Umschmelzlegieren
• Verglasen
• Dispergieren

• Umschmelzen
• Umschmelzlegieren
• Verglasen

• Erzeugen eines amorphen (nichtkristallinen) Werkstoffzustands durch schnelle Aufheizung und extrem schnelle Abkühlung
• Funktioniert nur bei best. Legierungen

• Ausgangsgefüge durch Laserstrahlung über Austenit-Umwandlungs-Temperatur erhitzt => Austenitbildung
• zu härtender Berich muss best. Zeit über dieser Temp. gehalten werden [1]
• anschließende Selbstabschreckung durch Wärmeleitung in das Umgebungsmaterial => Martensitbildung [2]
• auf Werkstückoberfläche gehärtete Spur [3]

Dient Behinderung des Gleitens von Versetzungen

• Festigkeit erhöht durch:
• Änderung der chem. Zusammensetzung
• thermische bzw. mechanische Einwirkung während der Verarbeitung

• bei C-Gehalten über 0,2%
• Erwärmen des Stahl auf 30°C-50°C
• Kohlenstoff des zementits wird im Austenit gelöst
• schnelle Abkühlung in Öl, Wasser oder an Luft
• Umwandlung des Austenits in Martensit

• Feine martensitische Struktur ohne austenitische Einschlüsse wgn. schneller Aufheizung und Abkühlung
• Erhöhte Ermüdungsfestigkeit
• Erhöhte Abriebsfestigkeit
• Erhöhte Korrosionsbeständigkeit
• Geringerer Verzug, geringe therm. Spannungen
• Geringere geometrische Einschränkungen, lokales Härten möglich

• Vorwärmen
• Oxidieren der Oberfläche
• Aufrauhen der Oberfläche
• Beschichten der Oberfläche (sog. Coatings)

• mit zunehmender Oxidschichtdicke steigt der Absorptionskoeffizient
• Geschwindigkeit der Oxidschichtbildung und deren Enddicke nimmt mit steigender Oxidationstemperatur zu
• degressiver Kurvenverlauf durch zunehmende Isolationswirkung der Oxidationsschicht ab ca. 20mm
• bei sehr hoher Schichtdicke Gefahr des Abplatzens

• leicht und gleichmäßig aufzutragen
• einfach und möglichst rückstandslos zu entfernen
• keine schädlichen Bestandteile für Härtungprozeß und Umwelt
• ausreichende Wärmeleitung

• Metalloxidpulver (Cu-Oxid, Fe-Oxid)
• Kohlenstoff, Graphit (wird z.B. in alkoholischer Suspension aufgespritzt)
• Phosphatierungen
• Erhöhung des Absorptionsgrades auf 70-80%

• Konvektion durch Temperatur- und Konzentrationsgradienten verursacht, da Temperatur- bzw. konzentrationsabhängige Oberflächenspannung
• Temperatur an Oberfläche proportional zur eingestrahlten Intensitätsverteilung => Temperaturverteilung => Oberflächenspannungsgradient
• Oberfläche in Mitte auseinandergezogen => Teilchen vom Zentrum strömen nach außen; Teilchen von unten Strömen nach Oben

immer feinere Gefügestruktur bis amorphes Gefüge entsteht

• Verfahren ohne Zusatzwerkstoffe
• Verfahren mit Zusatzstoffen

• hohe Härte
• ausreichende Zähigkeit
• geringe mittlere Rauhtiefe

mit und ohne gezielte Härtesteigerung

• Aufschmelzen dünner Randschicht des Werkstoffs
• gezieltes Abkühlen
• Erzeugung des gewünschten Gefüges
• ohne gezielte Härtesteigerung:
• Verbesserung der Gebrauchseigenschaften durch Auflösung oder Verdampfung nichtmetallischer Einschlüsse (Oxide, Nitride, Sulfide)
• Homogenisierung oder Kornfeinung des Gefüges
• mit gezielter Härtesteigerung:
• insbesondere bei Gusseisen, da Randgefüge aufgrund hoher Abkühlrate als Ledeburit mit hohen Härtewerten und ausreichender Zähigkeit erstarrt
• hohe Oberflächenspannungen der Schmelze führen zu geringen mittleren Rauhigkeiten

• Gusseisen:
• Härten
• Umschmelzen
• Stahlwerkstoffe:
• Härten
• Nicht-Eisen-Metalle:
• Gasnitrieren
• Umschmelzen

• Legieren
• Beschichten
• Dispergieren
• Art der Verteilung der eingebrachten Stoffteilchen in der behandelten Randschicht dient Unterteilung

• Legieren: Grund- und Legierungswerkstoff aufgeschmolzen und vollständig durchmischt
• Beschichten: möglichst reine Schicht aufgebracht, mit anderen Gebrauchseigenschaften als Grundwerkstoff. Aufmischungsgrad soll minimal sein und metallurgische Verbindung hergestellt werden
• Dispergieren: Zusatzwerkstoffe in das Schmelzbad eingebracht; homogene Verteilung; Zusatzwerkstoffe nicht zersetzen oder auflösen; Korngröße und Kornform wichtige Eigenschaften des Zusatzwerkstoffs

ein- und zweistufige Materialeinbringung

• Zusatzmaterial direkt in die Bearbeitungszone geführt
• Zusatz gas-, pulver-, draht- oder pastenförmig
• Zusatz mit Pulverdüse in Bearbeitungszone eingebracht
• vom Laserstrahl mit dünner Randschicht des Grundmaterial verschmolzen
• Bildung schmelzmetallurgischer Verbindung
• Transport des Pulvers übernimmt inerter Trägergasstrom, der Oxidation während der Beschichtung verhindert

• erst Zusatzwerkstoff mit konventionellen Techniken aufgetragen (meist therm. Spritzverfahren wie Flamm- und Plasmaspritzen)
• dann verdichten der aufgetragenen Schichten mit Laserstrahlung

• CO₂- oder Diodenlaser
• Diodenlaser möglich, da WEZ nicht sehr begrenzt sein muss

• gleichmäßige und kontinuierliche Förderung
• genaue Dosierung des Pulvers

• außeraxial (off-axis) bzw. koaxial zum Laserstrahl angeordnete Pulverzufuhr
• (Mehrfachdüse besteht aus drei off-axis Düsen)
• off-axis: Freistrahl; möglichst großer Anteil des Pulverstrahls im Laserfokus auf die Werkstückoberfläche
• koaxial: eine engste Stelle im Pulverstrahl (Pulverstrahltaille); Pulverstrahltaille genau im vom Laserstrahl erzeugten Schmelzbad positioniert => möglichst hoher Pulverwirkungsgrad

Schichten bestimmter Dicker aufgrund exakt einstellbarer Fokusabmessungen und Intensitäten herstellbar

Aufbringen von Zusatzstoffen auf preiswerte Grundwerkstoffe zur räumlich begrenzten Veredelung

• kürzere Prozesszeiten
• Möglichkeit der lokalen Bearbeitung beanspruchter Bereiche

• Je nach Aggregatzustand:
• Einschmelzlegieren
• Gaslegieren

• gute Durchmischung von Grundwerkstoff und festem bzw. flüssigem Legierungszusatz
• Konzentration und Zusammensetztung in Abhängigkeit von Legierungstiefe einstellbar

• Karburieren (C, Methan)
• Nitrieren (N, Ammoniak)

• Problem konv.:
• Große Bildungszeiten von Titannitrid aufgrund langsamer Massendiffusion
• Vorteile Laser:
• Aufschmelzen der Oberfläche
• Reaktion in der Schmelze in stickstoffhaltiger Atmossphäre zu TiN
• TiN entsteht innerhalb kurzer Zeit aufgrund der schnellen Konvektion in Schmelze
• Stufenlose Einstellung der Härte

• hohe Ausgangsleistung
• Grund: Bearbeitung von Flächen => großer Brennfleck erforderlich um Wirtschaftlichkeit zu erreichen

• Nd:YAG:
• Leistung von 500W... 5kW
• aufgrund höher Leistungsklassen auch zunehmend für Härten und Beschichten
• keine absorbierende Deckschicht erforderlich
• aufgrund wellenlängenbasierter Einkopplung auch Al und Cu
• CO₂-Laser:
• 2,5k... 25kW
• meist quergeströmt, da höhere Leistung als längsgeströmt
• (dadurch zwar geringere Fokussierbarkeit, aber für Oberflächenbehandlung egal)

• sogenannte Kurzpulslaser, da höhere Leistungsdichten und wesentlich kleinere Wirkzeiten als bei anderen Verfahren
• => gütegeschaltete Nd:YAG-, TEA-CO2- und Excimer-Laser

• CO₂-Laser: hohe Abtragraten, hauptsächlich stationäre Anlagen
• Festkörperlaser: mobile und kompakte Geräte, insbesondere in Verbindung mit Lichtwellenleitern
• Excimer-Laser: Spezialanwendungen, Mikrotechnik

• zu entfernende Schichten (z.B. Farbe) nicht angelöst, sondern abgehoben => kein Verschmieren
• keine Chemikalien oder abrasive Partikel
• einzige Abfallprodukt ist abgetragene Schicht, die durch Filtersystem aufgefangen wird
• berührungsfrei => für empfindliche Gegenstände geeignet
• für schlecht zugängliche Orte geeignet

• Spektralanalyse des Plasmadampfens während der Reinigung
• Schichterkennung durch Abgleich des aktuellen Spektrums mit zuvor aufgenommenen Referenzspektren
• genaue Positionsbestimmung und somit Prozessregelung möglich

flexibles, werkzeugloses Fertigungsverfahren, das ohne Verwendung äußerer Kräfte zur Bearbeitung metallischer Werkstoffe eingesetzt werden kann

• exakte räumliche Formgebung von Blechen und Profilen
• maßgetreues Richten von verzogenen geschweißten Konstruktionen
• hochgenaues Justieren sehr klein dimensionierter Aktoren in Mikroelektronik

• im Prinzip alle gängigen Lasertypen und Lasersysteme
• zur Zeit der CO₂-Laser am häufigsten (hohe Strahlleistung und sehr hoherWärmeeintrag => Umformeffektivität
• gleiche Anlagen wie für Laserstrahlschweißen und -schneiden

Bereich mehrerer Zentimeter bis etwa 1 Meter Bauteillänge bei Blechdicken von 0.5 bis 5 mm

• Temperatur-Gradienten-Mechanismus (TGM)
• Knickmechanismus (KM)
• Stauchmechanismus (SM)

• hohe Vorschubgeschwindigkeiten => inhomogenes Temperaturfeld (Temp. an Oberseite wesentlich höher als an Unterseit
• Gradient der plastischen Dehnung über die Blechdicke: an Oberseite deutlich mehr gestaucht als an Unterseite)

• Strahldurchmesser des Lasers etwa um Faktor 5 bis 10 größer als Blechdicke
• wenn sich bei geringen Vorschubgeschwindigkeiten
• homogenes Temperaturfeld einstellt und laterale Ausdehnung der erwärmten Zone deutlich größer ist als Blechdicke
• aufgeheizte Bereich wird hierdurch instabil => Knicken
• Ausknickrichtung durch Vorkrümmung des Blechs festgelegt (also sowohl zum Laser hin als auch von ihm weg)

• Behinderung der Ausdehnung in Längsrichtung
• beruht auf möglichst homogenen Temperaturfeld
• laterale Ausdehnung der erwärmten Zone in Größenordnung der Blechdicke
• In Umformzone zeigt sich homogene Verteilung der plastischen Dehnung Blechdicke
• => keine Winkelausbildung sondern Verkürzung des Bleches

kein Rückfedern

• Stadium A: Erwärmung an Einstrahlseite bedingt thermische Expansion der oberen Seite => Gegenbiegung des Bleches
• Stadium B: zunehmende Temperatur => sinken der Fließspannung an Einstrahlseite => weitere thermische Expansion direkt in eine plastische Stauchung des Werkstoffes umgewandelt (auch Gegenbiegung wird abgebau)
• Stadium C: Bestrahlungsende => Ablühlen => Kontrahieren => da thermischen Dehnungen an Oberseite zum Großteil in plastische Stauchungen überführt wurden, verkürzt sich Oberseite des Bleches beim Abkühlen stärker als Unterseite
• => Der Biegewinkel beginnt sich auszubilden.
• Stadium D: Endbeigewinkel bei Umgebungstemperatur

• Werkstoffparameter
• Lasersystem Parameter
• Parameter der Bauteilgeometrie

• NC-Daten zum Konturschneiden sowie die Biege- und Maßroutinen aus den CAD-/CAM-Daten generiert
• Kontur des Prototyps lasergeschnitten
• Kanten nacheinander mit integrierten Biege- und Messregelungen gebogen
• Abstand und somit Winkelzuwachs mittels eines Lasertriangulationssensors gemessen

• Biegungen bis 180° möglich
• minimaler Biegeradius etwa zweifaches der Blechdicke
• paralleler Versatz der Laserstrahlüberfahrten => beliebige Radien möglich

• sehr genau zu positionierende Bauelemente werden nicht direkt sondern mit zwischengeschaltetem Aktor montiert
• Montage erfordert keine hohe Genauigkeit
• Nach Montage wird Aktor durch Laserbestrahlung so umgeformt, dass das daran befestigete Bauelement genau positioniert wird

• Ziehringloses Drahtziehen: Erwärmen des Drahtes unter Zugspannung
• Tiefziehen: Lokale Erwärmung bestimmter Bereiche (besseres Nachfließen)
• Kragziehen: Direkte Erwärmung desm Bauteils im geschlossenen Werkzeug
• Stanzen: Erwärmung so lokal, schnell und maximal wie möglich
• Napf-Rückwärts-Fließpressen
• Drücken: Erwärmung ermöglich höhere Umformgrade
• Biegen, Walzprofilieren: Erwärmng zur reduzierung der Fließspannung

• Einsatz transparenter Werkzeuge (Saphir)

• Verringern stark belasteter Bereiche um Umformgrad zu erhöhen

• Axikon

• Umformung nur in begrenztem Bereich
• Laser bringt nur lokalen Wärmeeintrag
• Reduzierung der Fließspannung
• Unterstützung durch Laser ermöglicht Umformen hochfester und auch spröder Werkstoffe