Lasertechnik für die Fertigung Grundlagen, Perspektiven und by Reinhart Poprawe

By Reinhart Poprawe

Es gibt viele Bücher über Lasertechnik. Schwerpunktmäßig behandeln sie die Physik des Lasers und haben zum Ziel, Grundlagen zu vermitteln und Theorien zur Beschreibung von Entstehung und Ausbreitung von Laserstrahlung zu dokumentieren. Das vorliegende Buch bezieht sich auf die Anwendung von Lasertechnik. Auch dies ist ein sehr breites Thema, das nicht erschöpfend in einem Werk zusammengefasst sein kann. Aus diesem Grund wird hier der Fokus auf Anwendungen in der Fertigungstechnik gelegt. Dies betrifft insbesondere Bearbeitungsverfahren, wie sie in der heutigen Produktionstechnik eingesetzt werden können.

Das Buch ist in zwei Teile gegliedert. Für den interessierten Fachmann, der ingenieurswissenschaftlich oder physikalisch vorgebildet ist, sind die wesentlichen Phänomene, die bei der Werkstoffbearbeitung mit Laserstrahlung auftreten, formelmäßig quantifiziert und in entsprechenden Modellen beschrieben. Diese Grundlagen ermöglichen eine systematische Einordnung der unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren und stellen immer wieder die Möglichkeit dar, die verschiedenen Anwendungen auf eine einheitliche wissenschaftliche foundation abzubilden.

Von praxisbezogener Bedeutung sind die dann in den verschiedenen Kapiteln zu Bearbeitungsverfahren beschriebenen Prozesse, die auf leicht verständlichem Niveau die Grundprinzipien und wesentlichen quantitativen Zusammenhänge von Prozessparametern erläutern. Jeweils angeführt sind zahlreiche Beispiele, die die Phantasie des Lesers anregen und zu neuen Anwendungsideen verhelfen sollen. Das Alleinstellungsmerkmal dieses Buches ist daher die Dokumentation einer Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten und Perspektiven der Lasertechnik in der Fertigung in direkter Abbildung auf systematisch aufgezeigte physikalische und technische Grundlagen. Auf diese Weise soll ein individueller Tiefgang des Lesers im Prozessverständnis für die jeweils interessierende Anwendung ermöglicht werden.

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Temperaturabhängigkeit der Absorption. (a) Vergleich der Absorption bei unter- schiedlichen Wellenlängen der Laserstrahlung, (b) Vergleich der Absorption bei unterschiedlichen Werkstoffen Abb. 10. 7 Einfluss des Oberflächenzustandes 37 Abb. 11. Vergleich der Absorption für eine polierte und eine geschliffene Oberfläche des gleichen Werkstoffs Abb. 12. Schematische Darstellung des experimentellen Aufbaus zur Messung der direkten und der diffusen Reflexion Im Grenzfall h/λ 1 kann die Oberfläche als ideal eben angenommen werden.

1) linear. 10) in mehrere Quellen zerlegt wird, so ist die resultierende Temperaturverteilung die lineare Superposition der Temperaturverteilungen, die aus den Einzelquellen resultieren. 6]. Die Green’sche Funktion ist bis auf eine Konstante die Temperaturverteilung, die aus einer in der Zeit und im Ort deltaförmigen Quelle resultiert. Hierbei sind der Zeitpunkt und der Ort der deltaförmigen Quelle beliebig. Die Theorie der Green’schen Funktionen wird hier nicht behandelt. B. 8] zu finden. 10) mit einer deltaförmigen Quelle.

B. wird ein Puls, dessen Dauer kurz gegen die Einschwingzeit des Mediums ist, beim Durchgang durch eine Grenzschicht zunächst nicht gebrochen. Erst wenn sich mit zunehmender Pulsdauer die Polarisation auf die äußere Anregung eingestellt hat, findet Brechung statt. 16) Bei homogenem Medium und verschwindender Raumladung verschwindet die Divergenz des elektrischen Feldes. 19) Hierbei ist n der komplexe Brechungsindex. 20) Bei nichtverschwindendem positivem Imaginärteil der komplexen Wellenzahl klinkt die elektromagnetische Welle exponentiell ab, die Welle wird absorbiert.

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