Optimierte Laserschweißnähte durch Strahlpendeln
Im Projekt Dynasti wird angetrebt, beim Laserstrahlschweißen die Nahtqualität von Aluminium- und Kupferlegierungen durch hochfrequente vertikale Strahloszillation zu erhöhen.
Im Vorhaben wird der Einfluss hochfrequenter vertikaler Strahlpendelung auf Schmelzbad und Dampfkapillare untersucht. Erste Schweißversuche zeigten bereits, dass durch eine dynamische Auf- und Ab-Bewegung des Laserfokus, das Risiko zur Bildung von Poren- und Spritzern beim Schweißen verringert wird. So kann die Qualität der Schweißnähte erheblich verbessert werden.
Unterstützt wird das ifw Jena bei dem Forschungsprojekt durch die Partner RobustAO und OSCAR PLT. Die Firma RobustAO stellt die Pendeleinheit für die hochfrequente vertikale Strahloszillation zur Verfügung. Während der Projektdauer werden Test zur Langzeitstabilität der Spiegelstellung durchgeführt und auf Grundlage der Ergebnisse eventuell nötige Anpassungen am Spiegeldesign vorgenommen.
Für die Schweißversuche wurde am Institut ein aufwändiger Versuchsaufbau konzeptioniert und aufgebaut. Gemeinsam mit OSCAR PLT wurden zwei High-Speed-Kameras sowie nötige Beleuchtungs- und Steuerungstechnik in die vorhandene Anlage implementiert. So kann die Schweißnaht gleichzeitig sowohl wurzel- als auch decklagenseitig gefilmt werden. Die Zeitlupenvideos mit 3.000 Bildern pro Sekunde geben Aufschluss über die Beschaffenheit des Schmelzbades und der Dampfkapillaren und ermöglichen eine effiziente Anpassung der Schweißparameter und der Strahlpendelung.
Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse über den Einfluss der Strahlpendelung auf die Eigenschaften von Schmelzbad und Schweißnaht tragen dazu bei, Laser als Schweißwerkzeuge effizienter in industriellen Produktionsprozessen einzusetzen und automatisiert hochwertige Schweißnähte herzustellen.
Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Programm INNO-KOM.