Flexible Temperaturmessung beim Bearbeiten

Für die Lasermaterialbearbeitung von Faserverbundwerkstoffen fehlt es derzeit noch an angepassten Methoden, mit denen sich der Prozess kontrollieren lässt. Daher arbeiten Wissenschaftler am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) nun zusammen mit der Sensortherm GmbH aus Sulzbach/Taunus und der Newson nv aus dem belgischen Berlare-Overmere an einem neuartigen Doppelscannerkopf: Bei diesem wird der Strahlengang des Bearbeitungslasers vom Detektionsstrahlengang zur Temperaturmessung entkoppelt. Damit werden räumlich flexible und zeitlich hochauflösende Messungen während der Faserverbundbearbeitung möglich.

Mit dem kombinierten Scannerkopf soll erstmalig die Temperatur beliebiger Punkte innerhalb und außerhalb der Laser-Interaktionszone während der laufenden Bearbeitung gemessen werden können. Der Messstrahl des Hochgeschwindigkeitspyrometers wird hierbei über eigene Spiegel gelenkt. Diese sind speziell auf die Detektionswellenlänge des Pyrometers abgestimmt.

Die hochgenaue Online-Temperaturmessung ist insbesondere wichtig, wenn Faserverbundwerkstoffe, wie beispielsweise kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK), mit dem Laser bearbeitet werden sollen. Mit dem Doppelscannerkopf und der damit verbundenen Messmethode können nun thermisch kritische Bereiche in der Bearbeitungsgeometrie genau überwacht werden. Dieses Prinzip bildet die Grundlage, um aktiv in den laufenden Prozess einzugreifen und diesen zu optimieren.

Während das LZH die zugehörigen Laserprozesse entwickelt und die Prozessregelungen für das Schweißen und Schneiden von Faserverbundwerkstoffen aufsetzt, entwickelt Newson den eigentlichen Doppelscannerkopf. An diesen Bearbeitungskopf werden neuartige Hochgeschwindigkeitspyrometer für unterschiedliche Wellenlängenbereiche von Sensortherm angepasst. Weiterhin optimiert Sensortherm diese Pyrometer für das Laserdurchstrahlschweißen sowie das Laserschneiden und -abtragen.

Der Einsatz des Doppelscannerkopfes ist jedoch nicht auf die Laserbearbeitung von Faserverbundwerkstoffen beschränkt, so dass beispielsweise Metall- oder Glaswerkstoffe ebenfalls bearbeitet werden können.