flexibles, werkzeugloses Fertigungsverfahren, das ohne Verwendung äußerer Kräfte zur Bearbeitung metallischer Werkstoffe eingesetzt werden kann
Nenne Haupteinsatzgebiete des Laserstrahlumformens (3)!
exakte räumliche Formgebung von Blechen und Profilen
maßgetreues Richten von verzogenen geschweißten Konstruktionen
hochgenaues Justieren sehr klein dimensionierter Aktoren in Mikroelektronik
Welche Lasertypen werden fürs Laserstrahlumformen eingesetzt?
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
Nenne mögliche Bauteillängen und -dicken beim Laserstrahlumformen!
Bereich mehrerer Zentimeter bis etwa 1 Meter Bauteillänge bei Blechdicken von 0.5 bis 5 mm
Welche drei Mechanismen werden beim Laserstrahlumformen unterschieden (auch Skizze der Temperaturgradienten)?
Temperatur-Gradienten-Mechanismus (TGM)
Knickmechanismus (KM)
Stauchmechanismus (SM)
Erkläre den Temperatur-Gradienten-Mechanismus (TGM)!
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)
Erkläre den Knickmechanismus!
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)
Erkläre den Stauchmechanismus (SM)!
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
In wiefern sind die Laserumformverfahren zum Knicken konventionellen Verfahren überlegen?
kein Rückfedern
Beschreibe die einzelnen Stadien des TGM (auch Skizze)!
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
Nenne die drei Hauptgruppen der Paramenter, die beim Laserstahlumformen den größten Einfluss haben!
Werkstoffparameter
Lasersystem Parameter
Parameter der Bauteilgeometrie
Erkläre das Rapid Prototyping von umgeformten Blechkontruktionen!
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
Welche Biegeradien sind mit dem Laserstrahlumformen realisierbar? Welche Biegewinkel?
Wie werden große Radien hergestellt?
Biegungen bis 180° möglich
minimaler Biegeradius etwa zweifaches der Blechdicke
paralleler Versatz der Laserstrahlüberfahrten => beliebige Radien möglich
Was ist Laserstrahljustierung?
Wann verwendet?
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
Nenne einige Umformverfahren, die laserstrahlunterstützt bessere Ergebnisse liefern! Erkläre je die Vorgehensweise der Laserstrahlunterstützung!
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
Wie geht man beim laserstrahlunterstütztem Tiefziehen vor?
Einsatz transparenter Werkzeuge (Saphir)
Wie geht man beim laserstrahlunterstütztem Kragenziehen vor?
Verringern stark belasteter Bereiche um Umformgrad zu erhöhen
Durch welches Optische Mittel kann ein Ringförmiger Fokus erstellt werden? (auch Prinzipskizze)
Axikon
Erkläre die besondere Wignung des Lasers zur Unterstützung beim Walzprofilieren!
Umformung nur in begrenztem Bereich
Laser bringt nur lokalen Wärmeeintrag
Reduzierung der Fließspannung
Unterstützung durch Laser ermöglicht Umformen hochfester und auch spröder Werkstoffe