Effiziente Emissionsabsau­gung und Bauteilreini­gung für großflächige Laser-Remote-Bearbeitung mit Hochleistungs-Lasern

Laufzeit: 01.01.2017 – 30.06.2019

In der klassischen Laserbearbeitung existieren mehrere Möglichkeiten ein Werkstück großflächig zu behandeln. Dabei kann der Laser und/oder das Bauteil bewegt werden. Die dazu notwendige mechanische Bewegung der Teile impliziert jedoch eine Limitierung hinsichtlich der Bearbeitungsgeschwindigkeit. Die Laser-Remote-Bearbeitung erfolgt schneller und ist flexibler in Bezug auf die Geometrie des zu bearbeitenden Werkstücks, da der Laserstrahl über verkippbare Spiegel abgelenkt wird. Allerdings birgt diese Technik den Nachteil der komplizierten Emissionsabführung. Durch die ortsfeste Laserquelle und den variablen Arbeitsraum, können herkömmliche Absaug- und Reinigungsvorrichtungen nur bedingt genutzt werden.

Ziel des AIF-Projekts „CleanRemote“ ist die Evaluation der zu erwartenden Emissionen bei der Lasermaterialbearbeitung und darauf aufbauend die Entwicklung geeigneter Filter- und Bauteilreinigungssysteme, um einen gesunden und sauberen Remote-Prozess sicher zu stellen.

Um die während des Remote-Prozesses entstehenden Emissionen zu analysieren, wurde eine spezielle, geschlossene Arbeitsumgebung mit Anschlüssen für Messgeräte konstruiert. So können während der Bearbeitung von Metallen und Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen (CFK) die Partikelemissionen (mit Aerosolspektrometer und SMPS) und die Gasemissionen (FT-IR-Spektrometer) ermittelt werden. Da große Partikel aufgrund der Schwerkraft vorzugsweise auf das Bauteil fallen und kleinere Nanopartikel ein gasähnliches Verhalten aufweisen, müssen zwei Szenarien beachtet werden. Verunreinigungen auf dem Bauteil können zu einer problematischen Weiterverarbeitung führen. Deswegen wird, um eine möglichst effektive Partikelabsaugung zu gewährleisten, ein Simulationsmodell aufgebaut und für verschiedene Druck- bzw. Durchflusskonfigurationen getestet. Weiterhin werden verschiedene Reinigungsmethoden getestet. Die Größenverteilung der in der Gasphase verbleibenden Nanopartikel wird für verschiedene Bearbeitungsparameter bestimmt und daran angepasst eine Empfehlung zum Atemschutz gegeben.
Die effiziente Remote-Bearbeitung stellt auch besondere Anforderungen an die Filtertechnik. Deshalb wird im Rahmen des Projektes wird die Wirksamkeit verschiedener selbstentwickelter Filtersysteme untersucht, um die Entfernung einer großen Bandbreite möglicher entstehender toxischer Gase zu ermöglichen.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Stefan Kaskel

Elke Schade

Weitere Informationen:
https://www.iws.fraunhofer.de/de/geschaeftsfelder/fuegen/kleben/projekte/clean-remote.html