Entwicklung eines neuartigen Bearbeitungskopfes zum laserunterstützen Plasmaschweißen (LUPS)

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Kurzbeschreibung:

Ziel des Vorhabens war die Erforschung eines neuartigen laserunterstützten Plasmaschweißprozesses in koaxialer Anordnung. Durch das Vorhaben sollten wissenschaftliche Grundlagen für die Entwicklung der notwendigen neuartigen Anlagentechnik geschaffen werden, speziell für den benötigten koaxialen Plasma-Laser-Brenner. Mit diesem Brenner soll ein kombiniertes Laser-Plasma-Verfahren ermöglicht werden, dass einen Großteil der sehr kapitalintensiven und stromintensiven Laserleistung zukünftig durch deutlich günstigere Plasmalichtbogenleistung substituiert.

Grundlage des Projektes waren Synergieeffekte zwischen einem Plasmalichtbogenprozess und einem Laser geringer Leistung. Die Wechselwirkungen zwischen dem Laserstrahl und dem Lichtbogenansatz auf dem Werkstück führen zu neuen überragenden Möglichkeiten sowohl zum Tiefschweißen als auch zum Hochgeschwindigkeitsschweißen.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Wechselwirkungen und Synergieeffekte am Werkstück wurden im Projekt aus technischer Sicht weitestgehend bestätigt. Die verschiedenen Effekte wurden durch experimentelle und numerische Methoden voneinander separiert und im Hinblick auf ihre betriebswirtschaftlichen Anwendungspotentiale bewertet. In der Auswertung und Diskussion der Ergebnisse ergaben sich für bekannte Effekte neue Betrachtungsweisen und Interpretationen. Durch zusätzlich durchgeführte Referenzschweißaufgaben konnte gezeigt werden, dass die Verfahrenspotentiale im Kontext von Stromstärken- und Plasmagasanpassungen am konventionellen Prozess neu diskutiert werden müssen.

Durch die im Projekt erarbeiteten Ergebnisse wurde das Wissen über das laserunterstütze Plasmaschweißen gegenüber dem Stand der Technik sowohl für die Brennerkonstruktion als auch das Verfahren erheblich vergrößert und damit eine verlässliche Grundlage für eine Entscheidung zur industriellen Umsetzbarkeit geschaffen.