Lasertechnik für die Fertigung: Grundlagen, Perspektiven und by Reinhart Poprawe

By Reinhart Poprawe

Es gibt viele B?cher ?ber Lasertechnik. Schwerpunktm??ig 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 ersch?pfend 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 k?nnen. Das Buch ist in zwei Teile gegliedert. F?r den interessierten Fachmann, der ingenieurswissenschaftlich oder physikalisch vorgebildet ist, sind die wesentlichen Ph?nomene, die bei der Werkstoffbearbeitung mit Laserstrahlung auftreten, formelm??ig quantifiziert und in entsprechenden Modellen beschrieben. Diese Grundlagen erm?glichen eine systematische Einordnung der unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren und stellen immer wieder die M?glichkeit 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 verst?ndlichem Niveau die Grundprinzipien und wesentlichen quantitativen Zusammenh?nge von Prozessparametern erl?utern. Jeweils angef?hrt 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 Anwendungsm?glichkeiten 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 Prozessverst?ndnis f?r die jeweils interessierende Anwendung erm?glicht werden.

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Im stationären Fall mit transversal unendlich ausgedehnter Oberflächenquelle kann die Differentialgleichung auch ohne die Methode der Green’schen Funktionen einfach gelöst werden. 42) − 2 dz κ dz Am Ort z = 0 soll die Intensität IL eingekoppelt werden. 9. 52 4 Energietransport und Wärmeleitung Abb. 7. Verlauf der Temperatur als Funktion des Ortes für verschiedene Zeiten. 41). Das Material ist Al. 909 kJ kg−1 K−1 Abb. 8. Transversal unendlich ausgedehnte Oberflächenquelle. Vorgaben: (a) Wärmestrom an der Oberfläche, Temperatur im Unendlichen (b) Wärmestrom, Temperatur an der Stelle dm Volumenquelle beschrieben.

Insbesondere Kunststoffe können relativ große Absorptionslängen haben. 50) Die z-Koordinate wurde in Betragsstriche gesetzt, da auch hier wieder die Laserenergie symmetrisch zur Ebene z = 0 in beide Halbräume eingekoppelt wird. 14) und v = 0: 54 4 Energietransport und Wärmeleitung Abb. 9. 48). Das Material ist Al. 38). 53) Strahlradius Innerhalb des Strahlradius liegen 87% der Laserleistung.

Dies gilt insbesondere für infrarote Strahlung, die im wesentlichen durch Leitungselektronen absorbiert wird, die anschließend ihre aus dem Strahlungsfeld aufgenommene Energie durch unelastische Stöße auf das Kristallgitter übertragen. Das Drude-Modell ist vorzugsweise auf einfache isotrope Metalle wie Natrium und Kalium anwendbar und erlaubt die Berechnung der optischen Konstanten n und κ, basierend auf den folgenden drei Hypothesen: • Die elektromagnetische Strahlung wechselwirkt nur mit den freien Elektronen.

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