Entwicklung eines 3D-Bahnplanungsmodells für den Laser-chemischen Fertigungsprozess

Bachelor-/Masterarbeit

Für die Fertigung von metallischen Mikrokaltumformwerkzeugen wird im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 747 „Mikrokaltumformen – Prozesse, Charakterisierung, Optimierung“ das Laser-Jet-Verfahren eingesetzt. Das Werkstück liegt dabei in einem durchströmten Ätzmittelbad und erfährt erst durch Einbringungen von lokaler Wärmeenergie durch einen fokussierten Laser einen Materialabtrag aufgrund chemischer Reaktionen. Durch die geregelte Bewegung der Werkstückoberfläche im Bezug zum Laserfokus kann so eine beliebige Kontur abgetragen werden, sodass Umformwerkzeuge und weitere Mikrobauteile gefertigt werden können. Für das Verfahren ist das aufeinander abgestimmte Zusammenwirken der vier Haupteinflussfaktoren Laserleistung, Fokusdurchmesser, Durchflussmenge des Ätzmittels und Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks von großer Bedeutung für einen präzisen Abtrag. Ein Bahnplanungsmodell ermöglicht dabei die Bestimmung der geeigneten Parameter und benötigten Abtragspfade aus der gewünschten Geometrie. Das Hauptziel der Arbeit wird hierbei die Modifizierung des bisher nur auf 2D-Konturquerschnitten basierenden Bahnplanungsmodells zu 3D-Konturen sein. Die Untersuchung der erreichbaren Abtragskonturen und die Erzeugung eines realisierbaren Fertigungsplans innerhalb des Prozessfensters sind ebenfalls ein Bestandteil der Arbeit.

Durchzuführende Arbeiten:

  • Anpassung des 2D Bahnplanungsmodells in 3D / Untersuchung erreichbarer Abtragskonturen
  • Implementierung des Bahnplanungsmodells innerhalb des Prozessfensters
  • Erzeugung unterschiedlicher Oberflächengeometrien mit der Bahnplanung
  • Integration geschwindigkeitsabhängiger Abtragsprozesse in Bahnplanung

Kontakt

Merlin Mikulewitsch
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Telefon: +49 (0)421 218 646 13

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