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Lasertechnik: Blechteile ohne Beruehrung formen
Ohne den Einsatz von Werkzeugen und ohne den Werkstoff ueberhaupt zu beruehren, koennen aus zugeschnittenen Blechteilen komplexe raeumliche Strukturen geformt werden. Das Prinzip des Laserstrahlumformens ist Gegenstand des Forschungsprojektes "Mechanismen beim raeumlichen Umformen durch laserinduzierte thermische Spannungen" am Lehrstuhl fuer Fertigungstechnologie (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Manfred Geiger).
Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Paketprojektes "Mechanismen beim Umformen mit Strahlverfahren" seit 1995, die Verlaengerung seit Juli 1997 gefoerdert. Wesentliches Ziel des Gesamtvorhabens ist eine Qualifizierung der drei untersuchten Strahlverfahren Laserstrahlumformen, Kugelstrahlumformen und Umformen durch plasmainduzierte Druckstoesse hinsichtlich ihrer Eignung zur reproduzierbaren raeumlichen Formgebung komplexer Bauteile aus Blechzuschnitten. Potentielle Einsatzgebiete der drei Verfahren sind die Kleinserienfertigung von Blechformteilen sowie der Bereich der Prototypenfertigung. Waehrend das Kugelstrahlumformen eher in Richtung groesserdimensionierter Bauteile ausgerichtet ist, werden sich die beiden lasergestuetzten Verfahren in Zukunft sicher noch staerker im Bereich der Mikrobearbeitung, z.B. zum Justieren von Mikrokomponenten in der Elektronikfertigung etablieren.
Schwerpunkte der bisherigen Arbeiten im Projektverbund waren grundlegende Untersuchungen zu den erreichbaren Geometrien, der Reproduzierbarkeit des Umformergebnisses, der im Bauteil verbleibenden Eigenspannungen sowie zur Werkstoffbeeinflussung durch die Strahlbehandlung. Fuer diese Untersuchungen wurde ein definiertes Bauteil (30°-Winkel) herangezogen, um die Verfahren vergleichen zu koennen.
Gekruemmte Bahnen
Im Teilprojekt zum Laserstrahlumformen liegen aktuelle Schwerpunkte darin, geeignete Bestrahlungsstrategien fuer komplexe raeumliche Formgebungen zu erarbeiten und das Wissen ueber die Werkstoffbeeinflussung durch Strahlumformung zu vertiefen und erweitern. Unter Bestrahlungsstrategien werden dabei verschiedene Kombinationsmoeglichkeiten linearer und nichtlinearer Bestrahlungsvorgaenge verstanden, die in der Summe zu einer definierten raeumlichen Umformung fuehren sollen.
Problematisch hierbei sind insbesondere die veraenderten Umformmechanismen beim Bestrahlen entlang gekruemmter Bahnen, die eine direkte Folge des Einflusses des umliegenden Materials sind. Da dieser Einfluss im Fall linearer Bestrahlungen nicht zu beobachten ist, sind fuer diese Art der Bestrahlung noch grundlegende experimentelle Arbeiten sowie umfangreiche Simulationen des Prozesses zur Klaerung dieser Mechanismenaenderungen durchzufuehren. Die Werkstoffbeeinflussung durch Strahlumformung wird in Ergaenzung zum bisherigen Vorgehen deutlich tiefgreifender mittels elektronenmikroskopischer Verfahren analysiert und interpretiert. Die Untersuchungen werden sich auf alle drei Verfahren ausdehnen.
Abschliessendes Ziel des Projektes ist es, eine Kugelkalotte als weiteres Vergleichsbauteil fertigen zu koennen, die in geometrisch aehnlicher Form auch mit den anderen beiden Verfahren gefertigt werden kann. Die Summe der erarbeiteten Kenntnisse ueber die verfahrensspezifischen Umformmechanismen, die erreichbaren Formaenderungen und die resultierenden Bauteileigenschaften ermoeglicht schliesslich eine anwendungsorientierte Bewertung der Potentiale und Einsatzmoeglichkeiten der Verfahren. Diese Qualifizierung ist eine grundlegende Voraussetzung fuer die erfolgreiche Einfuehrung und Integration der drei Verfahren in der Produktionstechnik.
Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Manfred Geiger, Dipl.-Ing. T. Hennige, Lehrstuhl fuer Fertigungstechnologie, Egerlandstrasse 11, 91058 Erlangen, Tel.: 09131/85 -7140, Fax: 09131/36403
Criteria of this press release:
Electrical engineering, Energy, Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
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German
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