Abtragen und Schneiden von Kohlefaserverbundwerkstoffen mit Excimer-Laserstrahlung:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
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| adam_text | Titel: Abtragen und Schneiden von Kohlefaserverbundwerkstoffen mit Excimer-Laserstrahlung
Autor: Hesse, Dietmar
Jahr: 1995
Inhalt V Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 1 2. Stand der Kenntnisse 2 2.1 Nachbearbeitungsverfahren für Faserverbundwerkstoffe 2 2.1.1 Fräsen / Umfangsfräsen 3 2.1.2 Wasserstrahlschneiden 4 2.1.3 Schneiden mit infraroter Laserstrahlung 4 2.1.4 Schneiden mit UV-Laserstrahlung 6 2.2 UV-Laser-Ablation von Polymeren 7 2.2.1 Ablationstheorie nach dem Absorptionsverhalten der Werkstoffe 8 2.2.2 Ablationstheorie der Energieumsetzung im Werkstoff 10 2.2.3 Ablationstheorie der Dynamik der Energieumsetzung 15 2.2.4 Kritische Betrachtung der vorgestellten Modelle 20 3. Aufgabenstellung 22 4. Versuchstechnik 23 4.1 Versuchsplanung 23 4.2 Versuchswerkstoffe 24 4.2.1 Kohlefasem 24 4.2.2 Epoxidharz 27 4.2.3 Unidirektionale Kohlefaser-Prepregs mit Epoxidharzmatrix 29 4.3 Versuchsanlage 30 4.4 Versuchsaufbau zum Abtragen und Schneiden ohne Prozeßgas 31 4.5 Versuchsaufbau zum Abtragen mit Prozeßgasdüse 32 4.6 Versuchsaufbau zur Untersuchung der Ausbreitung laserinduzierter Plasmen 33 4.7 Versuchsaufbau zur Druckfeldmessung 34 4.8 Meßtechnik und Vorgehensweise zur Geometrieerfassung 35 5. Abtragen der Verbundwerkstoffkomponenten 40 5.1 Modell der Beeinflussung von Prozeß- und Werkstoffparametem 40 5.2 Abtragen von Kohlefasem 43 5.2.1 Einfluß von Wellenlänge und Energiedichte 44 5.2.2 Einfluß der Pulsfrequenz 47 5.2.3 Geometrische Einflüsse und Schädigungsbilder 48
Inhalt VI 5.3 Abtragen von Epoxidharzen 51 5.3.1 Einfluß von Wellenlänge und Energiedichte 51 5.3.2 Einfluß der Pulsfrequenz 56 5.3.3 Thermische Einflüsse 56 5.4 Abfragen von unidirektionalen Kohlefaserverbundkunststoffen 5 8 5.4.1 Einfluß der Energiedichte 59 5.4.2 Einfluß der Pulsfrequenz 62 5.4.3 Schädigungsbilder 63 5.4.4 Niederschlag von Abtragsprodukten 65 5.4.5 Ausbreitung der Plasmaformation 65 6. Modell des Schneidens durch schichtweisen Materialabtrag 68 6.1 Vorschubgeschwindigkeit 68 6.2 Schnittfugenprofil 69 7. Schneiden von UD-CFK mit Epoxidharzmatrix 72 7.1 Bildebene und Schnittfugengeometrie 72 7.2 Einfluß der Vorschubgeschwindigkeit — 73 7.3 Einfluß der Energiedichte 75 7.4 Einfluß der Strahlfleckabmessungen 76 7.5 Schädigungsbilder der Schnittkanten 78 8. Konstruktion einer BearbeitungsgasdSse 81 8.1 Zielsetzung 81 8.2 Konzeption 81 8.3 Konstruktion 83 9. Messen der Druckfelder 87 9.1 Arbeitsabstand 88 9.2 Druckfelder bei radialer Prozeßgasströmung 89 9.3 Druckfelder bei zirkulierender Prozeßgasströmung 91 10. Abtragen und Schneiden von CFK mit Prozeßgasdiise 95 10.1 Abtragen 95 10.2 Schneiden 99 10.3 Struktur der abgesaugten Partikel 100
Inhalt VII 11. Analyse der Kostenstniktur von Excimer-Lasern 102 11.1 Investitionskosten 104 11.2 Betriebskosten 107 11.2.1 Energiekosten 108 11.2.2 Instandhaltungskosten US 11.3 Wirtschaftliche Einsatzbedingungen für Excimer-Laser 116 12. Zukünftige Anwendungen 117 13. Zusammenfassung 119 14. Literatur 121
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