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| Abstract No.: |
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Scheduled at:
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Wednesday, September 16, 2015, Saal Seoul 9:30 AM
Lasermaterialbearbeitung
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| Title: |
Analytisches Modell des Laserstrahlschneidens von Kohlenstofffaser-Halbzeugen
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| Authors: |
Tim Thurn* / Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), Deutschland
Alexander N. Fuchs / Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), Deutschland
Michael F. Zäh/ Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), Deutschland
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| Abstract: |
Die Verwendung von Bauteilen aus kohlenstofffaser-verstärktem Kunststoff (CFK) findet heutzutage immer vielfältigere Anwendung in der Fahrzeug- und Luftfahrtindustrie. Ein wesentlicher Schritt bei der Herstellung von CFK-Bauteilen ist der Zuschnitt von trockenen, dreidimensionalen Faserhalbzeugen, sogenannten Kohlenstofffaser-Preforms (CF-Preforms). Das Fehlen einer 100 Prozent-Automatisierung der Prozesskette zur Herstellung der CF-Preforms stellt ein Hemmnis im Umfeld der Großserienfertigung dar. In dieser Veröffentlichung wird der Zuschnitt von Kohlenstofffaser-Halbzeugen mittels Laserstrahlung betrachtet. Hierbei soll der Zusammenhang wesentlicher Prozessgrößen, wie der Schneidgeschwindigkeit und der Temperaturverteilung im Bauteil ermittelt werden. Aufgrund der Anisotropie des Werkstoffes wäre eine experimentelle Untersuchung der Zusammenhänge mit einem hohen Versuchsaufwand verbunden. Dieser wird durch die Darstellung des Prozesses in Form eines analytischen Modells vermieden. Die Herleitung dieses analytischen Modells erfolgt über die Unterteilung des Schneidprozesses in mehrere Teilvorgänge, wie das Einkoppeln des Laserstrahls in das Material oder die Ausbreitung der Wärmeenergie. Diese Teilvorgänge werden zu einem Gesamtmodell verknüpft. Dieses schrittweise Vorgehen unterstützt zum einen das Prozessverständnis, zum anderen ermöglicht das Gesamtmodell die Berechnung der gesuchten Prozessparameter. Durch die Gewinnung der Prozessparameter liefert das analytische Modell einen wesentlichen Beitrag zur Automatisierung der Materialbearbeitung von CF-Preforms mittels des Verfahrens Laserstrahlschneiden.
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