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Vorwort

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

Lasermaterialbearbeitung

Grundlagen - Verfahren - Anwendungen - Beispiele

ISBN (Buch): 978-3-446-42168-4

ISBN (E-Book): 978-3-446-42929-1

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http://www.hanser-fachbuch.de/978-3-446-42168-4

sowie im Buchhandel.

© Carl Hanser Verlag, München


Vorwort

ausgezeichnete wissenschaftliche Landschaft, deren Ideen und Leistungen weiterhin in neuen Produkten und Verfahrenslösungen umgesetzt werden müs-sen. Dazu bedarf es gut ausgebildeter Fachkräfte, die diese Herausforderung annehmen und verwirk-lichen können.

Das vorliegende Lehrbuch richtet sich insbeson-dere an Studierende der Ingenieurwissenschaften, aber auch an Diplomingenieure, Wirtschaftsingenieure und Physiker, die einen Einblick in die Lasermaterialbearbeitung erfahren möchten. Neben den Grundlagen werden wichtige Verfahren der Lasermaterialbearbeitung sowie exemplarische An-wendungen ausführlich vorgestellt, die auf langjäh-rigen eigenen Berufserfahrungen und dem recher-chierten Wissen vieler Fachexperten basieren. Die Technik lebt von Ideen und der Vorstellungskraft von Methoden und Verfahren. Aus diesem Grund wurden ausgewählte Bearbeitungsprozesse in Vi-deos auf einer DVD begleitend angefügt.

Das vorliegende Buch hätte ohne die tatkräftige Unterstützung einer Reihe von Personen und Fir-men nicht in dieser Form erstellt werden können. Ganz besonderer Dank gebührt den Mitarbeitern der Ernst-Abbe-Fachhochschule Jena sowie dem Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werk-stoffprüfung Jena für die Durchführung und Aus-wertung zahlreicher Experimente und Untersuchun-gen. Sehr dankbar sind wir ebenfalls den Bachelor-, Diplom- und Masterabsolventen, deren experimen-telle Arbeitsergebnisse die Ausführungen vieler Ka-pitel bereichert haben.

Hervorzuheben ist auch die professionelle Zu-sammenarbeit mit Herrn Erhard Schorcht von der Firma Jenafilm, die es ermöglichte, aktuelle und informative Videos zu produzieren und auf einer DVD dem Buch beizulegen. Des Weiteren danken die

Die Faszination „LASER“ ist nach wie vor ungebro-chen. Seit dem Jahr 1960, als der erste Laser Strah-lung emittierte, erlebt die Lasertechnik eine rasante Entwicklung. Aktuell gibt es ein breites Spektrum an Laserarten, die immer stärker ihren Einsatz in den Bereichen der Industrie, der Medizin, der Messtechnik sowie der Kommunikationstechnik finden. So können verschiedene Quellen genutzt werden, die einen großen Leistungsbereich von wenigen Watt bis hin zu Multikilowatt abdecken. Neben kontinuierlich strahlenden Laserquellen werden für die zahlreichen Anwendungen auch ge-pulste Systeme eingesetzt, die in ihrer Vielfältigkeit ein Arbeiten mit Impulslängen von einigen Milli-sekunden bis in den Ultrakurzpulsbereich von we-nigen Femtosekunden (10–15 Sekunden) erlauben. Damit steht für die Materialbearbeitung ein „idea-les Werkzeug“ zur Verfügung, um unterschiedliche Wechselwirkungsphänomene für den Bearbeitungs-prozess anwenden zu können. Für die Verfahren Schneiden, Schweißen, Bohren, Abtragen, Beschrif-ten etc. hat sich die Lasermaterialbearbeitung sehr oft zu einer alternativen und wirtschaftlichen Bear-beitungstechnologie etablieren können. Darüber hi-naus konnten durch die Verfahrensbesonderheiten des Lasers vollkommen neue Methoden und Anwendungen entwickelt und eingeführt werden, wie beispielsweise das Airbagperforieren, das Bohren von Dampfventilen für Mikrowellenverpackungen oder aber das Durchstrahlschweißen für Kunststof-fe. Durch diese vielfältigen interessanten Entwick-lungen hat sich die Lasermaterialbearbeitung zu einer Querschnittstechnologie herausgebildet, die heute sehr komplex wirkend mit einer Vielzahl von Fachdisziplinen verbunden ist und ein enormes Wachstumspotenzial in den kommenden Jahren in sich birgt. Am Standort Deutschland existiert eine

6 Hinweise zur beigefügten DVD

Autoren Frau Manuela Lohse von der Firma ML Ver-lagswesen für ihre sehr engagierte Arbeit sowie die sehr angenehme und stets hilfsbereite Zusammen-arbeit bei der Korrektur der einzelnen Buchkapitel.

Gedankt sei auch allen Firmen und Institutionen, die dieses Buch mit Informationen, Materia-lien und bei den Dreharbeiten großzügig unterstützt haben.

Ein besonderer Dank gebührt dem Carl Hanser Verlag, der das Buchprojekt wiederum sehr profes-sionell geleitet hat. Besonders sei unser Lektor, Herr

Jochen Horn, genannt, ohne seine vielen Anregun-gen und die kooperative Zusammenarbeit wäre das Vorhaben nicht zustande gekommen.

Ein sehr großer Dank gilt unseren Familien, ins-besondere für die entgegengebrachte Geduld, die Entbehrungen und die Unterstützung des über drei Jahre laufenden Projektes.

Jena, im März 2013Jens Bliedtner, Hartmut Müller und Andrea Barz

Hinweise zur beigefügten DVDDie DVD zum Buch „Lasermaterialbearbeitung“ dient der Vertiefung und Veranschaulichung des In-halts ausgewählter Kapitel.

Zu den in einigen Kapitelüberschriften durch das

Videosymbol gekennzeichneten Themen sind Videofilme von Prozessen bzw. Verfahren der Laser-materialbearbeitung auf der DVD zusammengestellt.

Diese Videosequenzen können mit einem normalen DVD-Player oder einem Computer mit entsprechen-der installierter Software wiedergegeben werden.

Bei einem normalen DVD-Player erscheint nach dem Einlegen der DVD und dem Start im Haupt-menü die Auswahl der Videosequenzen.

Leseprobe




ISBN (Buch): 978-3-446-42168-4

ISBN (E-Book): 978-3-446-42929-1






7.5 Schweißen 273

7

auf eine sehr engbegrenzte Materialzone beschränkt ist, kann es in Abhängigkeit von den Prozesspara-metern zu unterschiedlichen Breiten im Schnitt-spaltbereich führen. Die Wärmebeeinflussung hat eine Änderung des Werkstoffgefüges zur Folge und kann von einer Farbänderung (Anlassfarben) bis zu einer Aufhärtung für bestimmte Werkstoffe (hoher C-Gehalt) in der unmittelbaren Schnittflächenumge-bung führen. Eine zu starke Wärmebeeinflussung äußert sich in einer starken Verfärbung des Schnit-tes bis hin zum Verbrennen von filigranen Kontur-elementen. Die Ursachen dafür können sein: � zu hohe Streckenenergie, � zu geringer Gasdruck (Schmelzschneiden), � zu großer Fokusdurchmesser oder falsche Fo-

kuslage (zu geringe Intensität) und � schlechte Strahlqualität.

7.5 SchweißenIn der industriellen Fertigung von Bauteilen und -gruppen hat sich das Laserstrahlschweißen fest etablieren können. Gründe hierfür sind haupt-sächlich in den Eigenschaften der Laserschweiß-naht, wie großes Aspektverhältnis (Verhältnis von Schweißnahttiefe zu Schweißnahtbreite) und gerin-ge Wärmeeinflusszone, zu sehen. Damit bietet das Werkzeug Laserstrahl eine gute Möglichkeit, den bei konventionellen thermischen Fügeverfahren auftretenden Bauteilverzug stark zu minimieren und auch spezielle Schweißanforderungen für das Fügen zu erfüllen, wie bspw. � kompliziert geformte Schweißkonturen, � unterschiedliche Bauteildicken (tailored blanks)

und � artfremde Fügepartner.

Ferner weist das Laserstrahlschweißen ein großes Automatisierungspotenzial auf und erreicht auf-grund der hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten sehr kurze Taktzeiten. Neben dem Serieneinsatz ge-stattet die hohe Flexibilität des Verfahrens auch die wirtschaftliche Fertigung kleiner Losgrößen bis zur Stückzahl „eins“.

Im Vergleich zu den konventionellen thermi-schen Schweißverfahren erfordern Laserstrahlver-

fahren infolge der örtlich stärker begrenzten Wech-selwirkungszone relativ eng tolerierte Spaltmaße. Durch die hohen Aufheiz- und Abkühlgeschwin-digkeiten des Verfahrens muss die Aufhärtung bei kohlenstoffhaltigen Werkstoffen berücksichtigt werden.

Das Schweißen mit dem Laser wird durch die Eigenschaften der Laserstrahlung, des Werkstückes und der Prozessmedien sowie die Handhabungs-bedingungen charakterisiert, die im Wesentlichen in Tabelle 7.26 zusammengestellt sind. Die Laser-strahlung wird nach der Auskopplung im Resona-tor durch ein Strahlführungssystem zur Bearbei-tungsstelle geleitet und mit geeigneten Optiken auf die Werkstückoberfläche fokussiert. Der absor-bierte Anteil der Laserstrahlung führt zu einer lo-kalen Erwärmung des Werkstückes, wobei dieses bei genügend hoher Intensität zu schmelzen be-ginnt. Durch die Relativbewegung Laserstrahl und Werkstück kühlt die Schmelze an der rückseitigen Schweißfront ab und erstarrt zu einem Gefüge. Bei

Tabelle 7.26 Einflussparameter beim Laserstrahl-schweißen

EinflussparameterLaserstrahl � Wellenlänge

� Intensitätsverteilung � Strahlqualität und -durchmesser � Polarisation � Fokuslage � Leistung (cw, gepulst)

Werkstück � Material � Dicke � Oberflächenzustand � Gefügezustand � Kantenvorbereitung

Prozess-medien

� Prozessgas � Gasfluss bzw. -menge � Düsendurchmesser � Zusatzwerkstoff � Größe des Zusatzmaterials � Fördergeschwindigkeit bzw.

-menge des ZusatzmaterialesHandhabung � Schweißgeschwindigkeit

� Schweißrichtung und -position � Zugänglichkeit

7 Verfahren der Lasermaterialbearbeitung274

diesem Schweißprinzip spielen Wärmeleitungs-prozesse eine vordergründige Rolle, denn erhöht man die Intensität über einen Schwellbereich hi-naus, kommt es zur Ausbildung einer Dampfka-pillare und die Einschweißtiefen können deutlich vergrößert werden. In den vielfältigen Anwendun-gen des Laserstrahlschweißens lassen sich weitere Verfahrensprinzi pien unterscheiden. So haben sich bspw. handgeführte Schweißprozesse oder auch die Verfahren des Auftragsschweißens sowie hybride Technologien (Kombination mit MIG- oder MAG-Schweißquellen) etabliert.

7.5.1 Schweißtechnische Grundlagen

Eine wichtige Voraussetzung für den Schweißpro-zess ist die Schweißeignung des gewählten Werk-stoffes bzw. des Verbundes. Zusätzlich müssen die Konstruktion und die fertigungstechnische Reali-sierbarkeit betrachtet werden. In der Schweißpraxis wird von der sogenannten Schweißbarkeit gespro-chen /Matt2002/, die durch drei Größen maßgeblich bestimmt wird � Schweißeignung (Werkstoff – Verfahren), � Schweißsicherheit (Werkstoff – Konstruktion), � Schweißmöglichkeit (Verfahren – Konstruktion).

Im sog. Schweißdreieck (Bild 7.123) sind die Ab-hängigkeiten bzw. Verknüpfungen der genannten Größen dargestellt.

Für Metalle und Legierungen ist der Laserschweiß-prozess durch: � eine sehr schnelle Erwärmung (> 10 000 K · s−1), � eine konzentrierte und örtlich begrenzte Wärme-

einbringung sowie � einen kurzen Wechselwirkungsprozess mit gro-

ßen Abkühlratengekennzeichnet (DVS3203).

Die Schweißeignung eines Werkstoffes wird sehr stark durch seine chemische Zusammensetzung be-stimmt. Die sich daraus ableitenden Schmelz- und

Bild 7.123 Veranschaulichung der Schweißbarkeit nach DIN 8528

Tabelle 7.27 Schweißeignung ausgewählter metallischer Werkstoffe mit dem CO2-Laser (DVS3203)

Wst.-Nr. DIN 17007 Bezeichnung Schweißeignung Maßnahme1.0116 St 37-3 A –1.0060 St 60-2 B Vorwärmen1.4034 X46Cr13 B Glühen1.4301 X5CrNi 1810 A –3.0255 Al99,5 A –3.3655 AlMg5 C –3.7035 Ti2 B besonderer Gasschutz und Zusatz-

werkstoff erforderlich3.7115 TiAl5Sn2.5 C –

7.5 Schweißen 275

7

Verdampfungstemperaturen sind für die Prozessaus-legung ebenso relevant wie das Wärmeleitvermö-gen. Umfangreiche Technologiedaten zur Schweiß-eignung der unterschiedlichsten Werkstoffe sind in den DVS-Richtlinien zusammengestellt, wobei die Werkstoffe in drei Kategorien eingeteilt werden:A – ohne besondere Maßnahme schweißgeeignet,B – unter besonderer Maßnahme schweißgeeignet

(Vorwärmen, Wärmenachbehandlung etc.),C – begrenzt schweißgeeignet (DVS3203).

Tabelle 7.27 veranschaulicht die Schweißeignung verschiedener Metalle mit dem CO2-Laser. Die an-

gegebene charakteristische Klassifizierung lässt jedoch nur generelle Aussagen zu und muss ggf. durch eigene Schweißuntersuchungen in Abhängig-keit von den speziellen Randbedingungen bestimmt werden.

Eine wichtige Werkstoffgruppe für das Laser-strahlschweißen bilden die Stähle, für die die Ab-schätzung der Schweißeignung nach Stahlgruppen erfolgt und die entsprechend den Legierungsgehal-ten unterteilt werden in � unlegierte, � niedrig legierte und � hochlegierte Stähle.

Tabelle 7.28 Schweißnahtarten und deren Vor- und Nachteile /Trumpf2006-2/

Nahtgeometrien Besonderheiten Nahtgeometrien BesonderheitenKehlnaht I-Naht � aufwendige Nahtvor-

bereitung (Spaltmaß gering)

� günstiger Kraftfluss � ungünstige Zugäng-

lichkeit � kann zu Bindefehlern

neigen

� aufwendige Nahtvor-bereitung (Spaltmaß gering)

� günstiger Kraftfluss � gute Zugänglichkeit � der Fügespalt sollte

klein sein (Fügespalt "0")

Überlappnaht Axialrundnaht � sehr geringer Aufwand

der Nahtvorbereitung � ungünstiger Kraftfluss � sehr gute Zugänglich-

keit � der Fügequerschnitt

ist abhängig von der Nahbreite

� aufwendige Nahtvor-bereitung (Presspas-sung oder 3-Punkt-heften)

� günstiger Kraftfluss � Zugänglichkeit ist

abhängig von der Geometrie der Füge-partner

Bördelnaht Radialrundnaht � sehr geringer Aufwand

der Nahtvorbereitung � ungünstiger Kraftfluss � sehr gute Zugänglich-

keit � höherer Materialauf-

wand � hohe Steifigkeit der

Verbindung

� aufwendige Nahtvor-bereitung (Spaltmaß gering)

� günstiger Kraftfluss � gute Zugänglichkeit � besseres und leich-

teres Fixieren als bei der Axialrundnaht


Eine Abschätzung der prinzipiellen Schweißeignung der genannten Gruppen kann nach /Matt2002/ vor-genommen werden.1. Eine Schweißeignung für unlegierte Stähle

liegt vor, wenn der Kohlenstoffgehalt C ≤ 0,22 % beträgt (für 0,22 % ≤ C ≤ 0,44 % ist der Stahl be-grenzt schweißgeeignet).

2. Für niedriglegierte Stähle liegt eine Schweiß-eignung vor, wenn das Kohlenstoffäquivalent Cd ≤ 0,4 % beträgt, wobei das Kohlenstoffäquiva-lent in Abhängigkeit von den Legierungselemen-ten in Gewichtsprozenten wie folgt bestimmt wird

(7.30)

Für Kohlenstoffgehalte > 0,4 % kann der Stahl mit besonderen Maßnahmen wie Vorwärmen oder Erhöhen der Streckenenergie teilweise ge-schweißt werden. Weiterführende Aussagen zur Schweißbarkeit können auch mit den jeweiligen Schweiß-ZTU-Diagrammen (Zeit-Temperatur-Um-wandlungsschaubild) getroffen werden.

3. Die Schweißeignung für hochlegierte Stähle kann mit dem Cr-Ni-Äquivalent hinreichend ge-nau abgeschätzt werden. Eine praktische Metho-de ist hierfür die Verwendung des Schaeffler-Diagramms. Es ermöglicht die Bestimmung des Grundwerkstoffes, des Schweißzusatzes und der Lage des Schweißgutes. Die Schweißeignung wird wesentlich durch die Lage des Schweißgu-tes bestimmt und sollte im Austenitbereich mit 10 – 15 % Ferrit liegen.

Das Laserstrahlschweißen ist bezüglich der mögli-chen fügbaren Werkstückformen sehr flexibel. Im einfachsten Fall ist dabei zwischen dem Schweißen flacher und zylindrischer Werkstücke zu unter-scheiden, wobei folgende Schweißnähte möglich sind: � Punktschweißnähte, � lineare Schweißnähte, � Radialrundschweißnähte sowie � Axialrundschweißnähte.

Tabelle 7.28 gibt eine Übersicht über mögliche Schweißnahtarten und deren Bewertung.

Cd CMn Cr + Mo+ V Ni +Cu +Si

%= + + +6 5 15

Die Gestaltung einer Schweißnaht wird durch die Art der Beanspruchung und die konstruktiven Er-fordernisse des Bauteils bestimmt. Insofern muss neben der Schweißtiefe auch der Nahtquerschnitt Berücksichtigung finden. Eine Sonderform stellt das Punktschweißverfahren dar, da hier im Unterschied zu linearen Schweißnähten keine Relativbewegung zwischen Laserstrahl und Werkstück erfolgt. Der Schweißpunkt wird durch einen einzelnen Laser-puls oder eine Reihe von Laserpulsen erzeugt. Die Eindringtiefe lässt sich durch Strahlintensität, Puls-energie und Pulsfrequenz steuern.

7.5.2 Grundlegende Schweißverfahren

In den folgenden Abschnitten wird der Schwerpunkt auf das Schweißen metallischer Werkstoffe gelegt und entsprechende Wechselwirkungsprozesse für diese Werkstoffgruppe diskutiert. Verfahrensan-wendungen für Gläser und Kunststoffe sind separat in den Kapiteln 8 und 9 ausgeführt.

Beim Laserstrahlschweißen werden die Füge-partner partiell erwärmt und eine schmelzförmige Zone gebildet. Im Fügespalt kommt es aufgrund

Bild 7.124 Prinzipanordnung zum Laserstrahlschweißen

7.5 Schweißen 277

7

der geringeren Oberflächenspannung der niedrig-viskosen Schmelzanteile zu einer Durchmischung der erschmolzenen Bereiche. Nach dem Erstar-ren der Schweißzone liegt ein stoffschlüssiger Verbund vor. Der Bereich der Schweißzone wird zumeist durch ein Schutzgas abgeschirmt, um un-erwünschte Oxidationen durch den Luftsauerstoff auszuschließen. In der Anordnung in Bild 7.124 wird dies durch eine Zusatzdüse realisiert, die sowohl stechend (Gasstromrichtung entgegen der Vorschubrichtung) als auch schleppend (Gasstrom-richtung in Vorschubrichtung) angeordnet sein kann. Seitliche Düsenanordnungen werden insbe-sondere beim Scannerschweißen angewandt. Eine Prinzipanordnung des Einsatzes von Festoptiken in koaxialen Gastromzuführungen ist ebenfalls sche-matisch dargestellt. Für das Laserstrahlschweißen ist ein sogenannter Crossjet, ein aufgefächerter Gasstrom, erforderlich, der den Schweißoptiken meist Schutz vor aufsteigenden Prozessdämpfen und Spritzern bietet. Bei Schweißanwendungen mit FK-Lasern finden zusätzlich Schutzglasfenster Verwendung, die aus einem Substratmaterial und einer zweifachen AR-Beschichtung bestehen und sich zwischen der Schweißoptik und dem Cross-jet befinden. Bei der nichtauszuschließenden Ver-schmutzung während des Schweißprozesses muss das Schutzglas nach entsprechenden Zeitinterval-len ersetzt werden.

7.5.2.1 WärmeleitungsschweißenBeim Wärmeleitungsschweißen wird die Laser-strahlung an der Werkstückoberfläche absorbiert und die erforderliche Energie durch Wärmeleitung in das Bauteil geführt. Der Prozess, der mit ver-gleichsweise geringen Intensitäten geführt wird (I < 106 W · cm−2), ist dadurch gekennzeichnet, dass das Material örtlich auf Schmelztemperatur erhitzt wird und im Fügebereich die absorbierte Leistung größer ist als die durch Wärmeleitung abgeführ-te Energie. Die Geometrie des sich einstellenden Schmelzbades und somit auch die Einschweißtiefe hängen direkt von der Wärmeleitung in das Werk-stück ab. Bild 7.125 veranschaulicht das Prinzip des Wärmeleitungsschweißens. Von der Oberfläche ge-langt die Wärme durch Wärmeleitung nahezu rich-tungsunabhängig in das Innere des Werkstücks und

bildet ein radialsymmetrisches Temperaturgefälle aus, dessen Zentrum sich im Fokus des Laserstrahls befindet. In diesem Bereich verflüssigt sich ein klei-ner Volumenanteil der erwärmten Zone und lässt eine Schweißnaht mit kreisförmigem Querschnitt entstehen. Unterhalb der Schwellintensität zum Tiefschweißen ist die Einschweißtiefe begrenzt und die Wärmeleitungsschweißnähte sind durch ein geringes Aspektverhältnis gekennzeichnet, das i. d. R. nicht über den Wert von 1 hinausgeht. Damit ist die Schweißnahtbreite größer als die -tiefe. Die Nahttiefen reichen von wenigen Zehntelmillime-tern bis zu 1 – 3 mm. Ausgangsleistungen mit max.

Verfahrensprinzip � Fokussierung der Laserstrahlung auf den

Werkstoff mit Linse oder Spiegel � Absorption der Laserstrahlung und lokale

Erwärmung des Werkstoffs � Aufschmelzen des Werkstoffs � Erstarren des Fugenmaterials und Bil-

dung einer Schweißnaht

Bild 7.125 Prinzip des Wärmeleitungsschweißens


2 bzw. 3 kW reichen für die meisten Anwendungen aus, wobei dünne Werkstücke wie Folien oder Dräh-te sowie Blechstärken bis max. 3 mm erfolgreich ge-fügt werden können.

Bild 7.126 zeigt deutlich die Unterschiede des Wärmeleitungsschweißens an typischen Schweiß-nähten zweier verschiedener Materialien. Während im Bild a eine sehr homogen ausgebildete Hand-schweißnaht zu sehen ist, weist die Nahtgeometrie des Werkstoffs Aluminium (Bild b) zum einen er-wartungsgemäß größere Schweißnahtbreiten und Wärmeeinflusszonen (WEZ) als beim Tiefschweißen auf und verfügt andererseits über keinen optimalen Wurzelbereich. Diese Erscheinung ist auf eine nicht-ausreichende Schweißnahtvorbereitung zurückzu-führen, die für alle Schweißaufgaben, insbesondere aber für das Laserstrahlschweißen von sehr großer Bedeutung ist /Blie2000-2/.

7.5.2.2 TiefschweißenIm Gegensatz zum vorstehend diskutierten Wär-meleitungsschweißen wird beim Tiefschweißen die Strahlungsintensität über eine für die Verdampfung

des Werkstückmaterials erforderliche Schwellin-tensität erhöht. In der Folge bilden sich neben der schmelzflüssigen Phase eine Dampfkapillare (auch Keyhole genannt) und eine Metalldampfwolke, die sich aufgrund der Erhitzung des Materials auf Ver-dampfungstemperatur an der Materialoberseite ent-wickelt (Bild 7.127). Durch die Absorption der La-serstrahlung in diesem Metalldampf und der damit verbundenen teilweisen Ionisation des Metalldamp-fes kann ein laserinduziertes Metalldampfplasma entstehen, das für die Strahlung der FK-Laser im nahen IR weitestgehend transparent ist und eine hellgelbliche teilweise sehr starke Leuchterschei-nung zeigt. Im Gegensatz dazu kann die Strahlung des CO2-Lasers zu einem großen Teil in diesem Plas-ma absorbiert werden, was durch eine bläulich star-ke Leuchterscheinung gekennzeichnet ist. Dieser Effekt unterstützt sehr stark die Einkopplung der Laserstrahlung in die Schweißzone und erzielt we-sentlich höhere Absorptionswerte als an einer rein metallischen Oberfläche. Die Funktion des Plasmas stellt eine wesentliche Prozessgröße dar und kann im Negativfall (z. B. Abschirmung der Laserstrah-

a) b)

Werkstoff: X5CrNi1810Blechdicke s: 1 mm, I-NahtLaserleistung P: 850 WSchweißgeschwindigkeit vf: 500 mm · min−1

Werkstoff: AlMg1Blechdicke s: 1 mm, I-NahtLaserleistung P: 2 500 WSchweißgeschwindigkeit vf: 500 mm · min−1

Bild 7.126 I-Nahtdarstellungen des Wärmeleitungsschweißens. a) Querschliff – CrNi-Stahl, b) Querschliff – Alumini-umlegierung

7.5 Schweißen 279

7

lung, vgl. Kapitel 5) aber auch zum Leistungsverlust in der Schweißzone führen.

Der Begriff Tiefschweißen leitet sich von einer wesentlichen Funktion der Dampfkapillare ab, die die Führung der Laserstrahlung tief in das Werk-stück ermöglicht. Dieser Tiefschweißeffekt zeichnet sich durch große Aspektverhältnisse (Nahttiefe zu

Nahtbreite) im Bereich von 10:1 und größer aus. Der Durchmesser der Dampfkapillare liegt typischer-weise in der Größenordnung des Strahldurchmes-sers, wobei die Tiefe des Keyholes nahezu identisch mit der Einschweißtiefe ist.

Die Ausbildung und Form der Kapillarengeo-metrie sowie deren Stabilität im Schweißprozess bestimmen maßgeblich das erreichbare Bearbei-tungsergebnis, denn in der Kapillare kann der Laserstrahl sehr effizient und nahezu vollstän-dig in Wärme umgewandelt werden. Die Dampf-kapillare formt sich sehr schnell und wird durch die relative Bewegung des Lasers zum Werkstück durch das zu fügende Volumen geführt. Durch den starken Temperaturanstieg in Richtung Fo-kusmittelpunkt kann Material verdampft werden und sich das Keyhole ausbilden. In der weiteren Bewegung des Laserstrahles durch das Material-volumen wird das Material an der Vorderfront der Kapillare vollständig aufgeschmolzen. Ein Teil des geschmolzenen Volumens umfließt die Ka-pillare als Schmelze, der andere Teil wird direkt verdampft und kondensiert anschließend an der Rückseite der Kapillare. Durch die Fortbewegung des Laserstrahls nimmt die Temperatur wieder ab und das Material erstarrt zur Schweißnaht. In /Beye1996/ und /Daus2004/ werden die schmelz-dynamischen Vorgänge ausführlich beschrieben.

Die Laserstrahlung wird beim Tiefschweißen durch Mehrfachreflexionen an den Begrenzungs-wänden der Kapillare bis in große Werkstücktiefen transportiert und nahezu vollständig absorbiert, wodurch sich eine gleichmäßige Erwärmung der Naht über die gesamte Eindringtiefe ergibt. Im Fall von Durchschweißungen entsteht von der Ober- zur Unterseite der Fügepartner eine offene Kapillare, die für eine ausreichende Entgasung sorgt, sodass die Bildung von Poren in der Schweißnaht wei-testgehend vermieden werden kann. Für konkrete Schweißaufgaben muss die Geometrie der Strahlka-pillare an die Werkstück- und Schweißnahtgeome-trie angepasst werden. Die Schweißnahtgeometrie lässt sich in gewissen Grenzen variieren: � die Einschweißtiefe – durch die Rayleigh-Länge

der Laserstrahlung zR und � die Schweißnahtbreite – durch den Fokusdurch-

messer df.

Verfahrensprinzip � Absorption der Laserstrahlung und lokale

Erwärmung des Werkstoffs � Aufschmelzen und Verdampfen des

Werkstoffs � Ausbildung einer Dampfkapillare � Bewegung des Laserstrahles und der

Dampfkapillare entlang der Schweißnaht � Verdampfen des Materials an der Vorder-

front der Dampfkapillare � Strömen des Metalldampfes zur kälteren

Rückfront der Kapillare und Kondensation der Schmelze

� Erstarren zum Gefüge und Bildung der Schweißnaht

Bild 7.127 Prinzip des Tiefschweißens, Modell zur Ausbildung der Dampfkapillare


Das Tiefschweißen zeichnet sich durch hohe Vor-schubgeschwindigkeiten, kleine Wärmeeinflusszo-nen, schlanke und tiefe Schweißnähte sowie eine geringe thermische Belastung des angrenzenden Materialvolumens aus. Die Energieeinkopplung ist im Vergleich zum Wärmeleitungsschweißen jedoch deutlich stärker, wie in der stark zunehmenden Schweißtiefe und den geringeren WEZs (Bild 7.128) zu erkennen ist.

Bei den sehr komplexen Wechselwirkungspro-zessen zwischen Laserstrahl und zu schweißendem Werkstoff müssen zusammengefasst folgende Ge-sichtspunkte besonders berücksichtigt werden:

� Einfluss der Wellenlänge des Lasers und Absorp-tionsverhalten bei hohen Intensitäten,

� thermodynamische Prozesse beim Erwärmen, Aufschmelzen und Verdampfen,

� Entstehung des Plasmas und Wechselwirkung mit der Laserstrahlung,

� Intensitätsverteilung, gewählte Streckenenergie sowie Schweißnahtform und -qualität.

7.5.3 Einflussgrößen der Schweiß- verfahren

7.5.3.1 Absorption der Laserstrahlung, Intensität und Einschweißtiefe

Die Auswahl der Wellenlänge und das daraus resul-tierende Absorptionsvermögen der Werkstoffe ha-ben beim Schweißen eine große Bedeutung. Metal-lische Werkstoffe absorbieren die Wellenlängen der FK- und CO2-Laser bei geringen Intensitäten relativ schwach (etwa ≤ 10 %). Bei ansteigenden Intensitä-ten (vgl. Kapitel 5) kann aufgrund der anormalen Absorption die absorbierte Leistung im Materialvo-lumen sprunghaft ansteigen und die eingestrahlte Leistung zur deutlichen Erhöhung der Prozessener-gie für den Schweißvorgang bei tragen.

Bild 7.129 a veranschaulicht die Abhängigkeit der Einschweißtiefe von der Strahlungsintensität am Beispiel der CO2-Laserstrahlung. Bei Intensi-täten unterhalb von 106 W · cm−2 ist die Zunahme der Schweißtiefe mit ansteigender Intensität sehr gering und der Prozess wird durch das Wärmelei-tungsschweißen bestimmt.

Wird eine bestimmte Intensitätsschwelle über-schritten, so erfolgt ein starker Anstieg der Ein-schweißtiefe. Das Einsetzen dieser Schwelle ist je-doch stark materialabhängig und beträgt bspw. für Aluminium und Aluminiumlegierungen aufgrund des hohen Wärmeleitvermögens dieser Werkstoff-gruppe 107 W · cm−2, während bei Stählen in etwa 106 W · cm−2 nötig sind. Bei dieser Laserintensität, auch Plasmaschwelle genannt, beginnt das Mate-rial zu verdampfen und im Werkstück bildet sich die Dampfkapillare aus. Infolge der höheren Grund-absorption setzt die Schwellintensität für FK- und Diodenlaser bereits bei geringeren Intensitäten ein (Bild 7.129 b).

a)

CO2-Laser:P = 3 kWdf = 400 μm

vf = 1,5 m · min−1

zf = –3 mmStumpfstoßBlechstärke: 4 mm

b)

Faserlaser:P = 30 kWdf = 200 μmEinschweißtiefe: 30 mm

Bild 7.128 Schweißnahtdarstellung (Querschliff) des Tiefschweißens. a) Material Edelstahl, b) Material Bau-stahl /IPG2012/

Stichwortverzeichnis




ISBN (Buch): 978-3-446-42168-4

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Sachwortverzeichnis

2-Temperatur-Modell 1363D-Bearbeitung 2423D-Bearbeitungszentren 1683D-Formabtrag 1873D-Scanprinzipien 1703D-Scansystem 2176-Achs-Gelenkarmroboter 169λ/4-Scheibe 94λ/4-Spiegel 94

AAbbildungseigenschaften 143Abdampfmodell 130, 135, 175Abfahren 263Abgasreinigungssystem 475Abkühlgeschwindigkeit 328, 332Ablation 135Ablationsschwelle 135Ablenkwinkel 159Absauganlage 262Absaugung 475Absorber 43Absorbing Thin Film Reflector 148Absorption 21, 115

anormale 116lineare 128nichtlineare 128progressive 116

Absorptionsgrad 44, 117, 118, 119, 120

Absorptionskoeffizient 42, 115Absorptionskonstante 115Absorptionslänge 113Absorptionsunterschiede 119Absorptionsverhalten 115, 116Absorptionsvermögen 280, 382

Absprengen 412Absprengvorgang 411Abstandsermittlung

kapazitive Methode 171taktile Methode 171

Abstandsregelungkapazitive 261taktile 261

Abstandssensorik 171, 260Abtragen 173

des Grundmaterials 476Glas 388

direktes 388indirektes 396

Kunststoffe 480Oberflächenschichten 228polymere Strukturen 481Qualitätsmerkmale 178selektives 189, 209

Abtrag mit ultrakurzen Laserpulsen 135

Abtragsleistung 176Abtragsmechanismen 136Abtragsmodell 133

eindimensionales stationäres 176Elementar-Volumen-Abtrag-Modell (EVA) 387für die Bestrahlung mit ultrakurzen Laserpulsen 387Kunststoffe 480mit Schmelzanteil und ausgeprägter Wärmeeinflusszone 387

Abtragsprozess 175, 177, 391Kunststoffe 480Qualitätsparameter 179thermischer 133

Abtragsqualität 179, 183

Abtragsrate 176, 178, 391Abtragsstruktur 185, 186Abtragsverfahren 180

abbildendes Verfahren 177athermisches 177direktes 416scannendes Verfahren 177thermisches 173

Additiv 452IR-Additive 453Kunststoffe 449Laseradditive 452laseraktivierbares 485

Airbagmikroperforation 471aktives Medium 23

Festkörperlaser 61Scheibenlaser 67

Aktivgas 286Akzeptanzwinkel 147Alterung 448Alterungsfaktoren 448Aluminiumbauelemente 310amorph 380Amplitudengitter 147Anfahren 263

an die Kontur 264Anfahrlänge 264Anfahrwinkel 264Anlagenkonzept 163, 389Anlassbeschriften 223Anlasseffekt 210Anlassfarben 225Anschmelzradius 194Anschwingbedingung (Schawlow und

Townes) 29Anwendungen 13Apertur 154

Sachwortverzeichnis 517

Aperturstop 158Arbeitsabstand 233Arbeitskurven 348Arbeitsplatzgrenzwerte 476Arbeitsverfahren LMB 17Arbeitswiderstand 89Aspektverhältnis 279asphärische Linse 143ATFR-Elemente 148Atommodell

nach Bohr 21Aufhärtung 284Auflösungsvermögen 147Aufschäumen 476Aufschmelzleistung 240Auftragsschweißen 300Aufwachsrate 304Ausbreitungsgeschwindigkeit 20Ausgangsleistung

Diodenlaser 59Faserlaser 72Scheibenlaser 68

Autokorrelator 91Axialrundnaht 275Axicon 144Axiconlinse 145

BBandbewegung 166Bandbreite 37, 38, 81Bande 23Band Gap 128Bandlücke 128Bauelement, hybridkeramisches 204Baugeschwindigkeit 361Baukastensystem 168Baurate 363Bauraum 371Bauteildichte 367, 368Beam expander 155Bearbeiten mit mehreren

Arbeitsstrahlen 427Bearbeitung

eindimensionale 165zweidimensionale 166dreidimensionale 167

Bearbeitungseinrichtung 141, 163Einsatzkriterien 163

Bearbeitungsfeld 167Bearbeitungsfolge 263Bearbeitungskopf 233, 259Bearbeitungsstation 370Bearbeitungssystem 215Belichtungsquelle 396Belichtungsstrategie 355benetzbare Fläche 314Benetzungsindex 314Benetzungswinkel 314Berstdruckverfahren 461Beschichten 335

mit Folien 337Zusatzmaterialen 336

Beschichtungsprozess 336Beschriften 208

Glaswerkstoff 415Laserparameter 219On-the-fly 216Prozessparameter 223Scanparameter 219Verfahrensgrundlagen 208

Beschriftungskontrast 477Beschriftungsprojekt 221Beschriftungsverfahren 211

Maskenverfahren 214Scanverfahren 211, 214

Dot-Matrix-Beschriftungsverfahren 213Rasterverfahren 213Vektorverfahren 213

Besetzungsinversion 25Bessel-Strahlen 145Bestformlinse 143Bestrahlung, maximal zulässige 489Bestrahlungsstärke 87Beugungsgitter 146Bewegungseinheiten 165Biegefestigkeit 385Bildfeldseitenlänge 167Bildplatte 101Binderkomponente 356Bioslides 410Blankhärten 331Blaskappen 412

Blazegitter 147Blechbearbeitung 166Block 375Bogenlampe 63Bohranwendung 200, 202Bohren

Glaswerkstoffe 398Keramik 204Kristallwerkstoffe 206rückseitiges 401Silizium 206

Bohrloch 136Bohrlochdurchmesser 205, 400Bohrprozess 191, 197Bohrung 193

konische 194Qualität 198

Bohrungsform 198Bohrungsgeometrie 191, 194, 197,

200Kenngrößen 195konische 400

Bohrungsquerschliff 193Bohrungstiefe 193, 197, 399Bohrverfahren 194

Einzelpulsverfahren 195Kennzeichnungsmerkmale 196Laserstrahlsublimationsbohren 192Perkussionsbohren 195, 206Trepanierbohren 196Wendelbohren 197, 205

Bohrzeit 197Boltzmann-Verteilung 25Bondkopf 317Bördelnaht 275, 321Bragg-Wellenlänge 394Brechen der Glassegmente 410Brechungsgesetz 20Brechzahl 44Breitstreifenlaser 57Brennschneiden

(Laserstrahlbrennschneiden) 243Brennschnittfläche 246Brewster-Winkel 118Brick Marking 231Brillanz 61, 106Bruchgeometrie 439

Sachwortverzeichnis518

Bruchkennwerte 408Burst 77

CCAM-Programm 262Carbonisierung 225CCD-Flächensensor 104C-Fasergewebe 472Chirp des Pulses 91Chirped-Pulse-Amplification (CPA) 75chirped pulses 44

Komprimieren 44Strecken 44

CI-SiC-Bauteile 342CMOS-Flächensensor 104CO2-Laser 46, 207, 347

Anregung 47CO2-Moleküls 47Entleerung der unteren Laserniveaus 48hochfrequenzangeregter 207Laserarten 49quasistationäres System

Strahlengang 51Stoßpartner 48Verlustprozess 48

Coulomb-Explosion 136CPA-Technik 76Crossjet 277cw-Betrieb 39

DDampf 134Dampfkanal 130Dampfkapillardurchmesser 290Dampfkapillare 130, 137, 236, 278Dampfplasmaabsorption 281Dämpfung 147Debris 194Deckschicht 119definierte Tiefenschnitte 470Detektivität 87Detektorkenngrößen 86Diagnostik 141diagnostisches System 171

dielektrische Materialien 146dielektrische Schichten 146differentieller Wirkungsgrad 92diffraktive Anwendung 393diffraktive optische Elemente (DOE)

146, 393Grundprinzip 147

Diffusionskühlung 48diffusionsgekühlte CO2-Laser 50

Diffusionslängethermische 122, 124

Dimere 53diodengepumpte Festkörperlaser

(DPSS) 65Diodenlaser 61, 456, 457Diodenlaserbarren 58Diodenlaserstapel 58Diode Pumped Solid State (DPSS) 65Dispergieren 335Dissoziationsprodukte 51Divergenz 95Divergenzwinkel 33, 99Doppeldüse 268Doppelkernfaser 70Dotierungselement 70Dot-Matrix-Beschriftungsverfahren

213Drehoptik 197Drehzahl 412dreidimensionale Schaltungsträger

486Dreistoßrekombination 54Druckfestigkeit 385Druckkraft 439Druckspannung 411Dual-Spot-Technik 350Dünnblechbereich 242dünne Linse 143Dünnschicht-Solarzelle 182Durchgangsverstärkung 76Durchstimmbarkeit 82Duroplaste 445Düsenform 260, 267Düsenreinigungssystem 260dynamische Differenzkalorimetrie 460dynamische Fokussierung 156dynamisches Strahlscannen 162

EEdelstahlbauelemente 310effektiver Wirkungsgrad 92Effizienzfaktor 235Eigenschwingungen (Moden) 33Eigenspannung

temporäre 384eindimensionales Temperaturfeld 386Eindringtiefe

optische 348Einfriertemperaturbereich 447Einhärtetiefe 330, 348einkomponentige metallische

Grundwerkstoffe 356Einkoppelgrad 131Einkopplung der Pumpstrahlung 71

Stirnflächenkopplung 71transversale 71

Einkopplung der Strahlungsenergie (Werkstück)direkte 110indirekte 110

Einschaltdauer 152Einschreiben 395Einschreiben von Faser-Bragg-Gittern

394Einschweißtiefe 277, 280, 289, 290Einspritztechnik 205Einstechen 193, 263

auf der Kontur 263Einstechoperation 263Einstechparameter 264Einstein-Koeffizient

für induzierte Emission 22für spontane Emission 22

Einwirkdauer 112Einzelemitter 58Einzelpulsbohren 195, 201, 207elektrische Gasentladung 54elliptisch polarisiertes Licht 93Eloxal-Verfahren 229

farbige Eloxalschicht 230Emission 475

induzierte 21, 22spontane 21, 22

Emissionsgrad 126, 127, 419reeller 126


Emissionsspektrum 65Emissionswellenlänge 23Emitter-Wrap-Through-Verfahren ( EWT)

206Empfindlichkeit 87endgepumptes System

(Stirnflächenkopplung) 71Energie 84

der Photonen 20Energiebedarf 354Energiebilanz 138Energiedichte 86Energieeintrag 175Energieniveau 25

3-Niveau-System 264-Niveau-System 26

Festkörperlaser 63Energiequanten 20Energietransport 176Energieübertragung 121Entlacken 180Entlüftungsbohrung 202Entwicklungsschwerpunkte

Lasertechnik 14LMB 15

Erstimpuls 220Erstimpulsunterdrückung 220Erwärmen 129Erwärmung 233Erweichungstemperaturbereich 447Excimer 53Excimerlaser 53, 204

Anregung 55Kühlung 55Potenzialkurve 53Termschema 53, 54

Excimer Laser Annealing (ELA) 339Expositionszeit 490Extinktionsverhältnis 93

FFabry-Perot 29Faraday-Isolator 148Faraday-Rotator 148Farbeffekte 224Färben 229

adsorptives 229elektrolytisches 230

Farbumschlag 208, 210, 225, 476Faser-Bragg-Gitter 71Faserdesign 73Faser-Faser-Koppler 72fasergekoppelte Module 61Fasergeometrie 148Fasergrundtyp 70Faserhalbzeug 472Faserlaser 69, 347

Aufbau 73Ausgangsleistung 72Resonatoranordnung 71Strahlqualität 73

Faserschnittfläche 472Faserverbundwerkstoff 472Faserverstärker 72Fassen eines optischen Bauelementes

150Fassungsmaterialien 150Fast Axis 57Fast Axis Collimator (FAC) 160Fehlerbild 270, 271Feinschneiden 249Feinschweißen 291Fermi-Resonanz 48Fernfeld 96Festigkeit 322, 385

Biegefestigkeit 385Druckfestigkeit 385Glasfestigkeit 385Zugfestigkeit 385

Festkörperlaser 61, 2184-Niveau-System 63Anregung 61Termschema 62Übersicht 62

Festkörperlaserentwicklung 14Figure of Merrit (FOM) 145Filtermaterialien 207Filtertechnik 262Finishverfahren 371Finite Elemente Methode 125, 436Fizeau-Charakteristik 83Fizeau-Interferometer 83Flachbettanlage 166

Flächenrate 180, 182Flachgläser 405Flankenwinkel 107Flat Flexible Cable (FFC) 182FlexBurst-Technologie 77fliegende Optik 165Fließtemperatur 447Flockmaterialien 190Fluenz 86Flüssigphasensintern 356Flussmittel 315FlyLine-Konzept 248Fokusdurchmesser 99, 100, 107,

167Fokuslage 98, 99, 103, 199, 241,

266, 270Fokuslagedrift 108Fokuslagekorrektur 212Fokuslageverschiebung 271Fokuslageverschiebungen 107Fokus mit elliptischer Form 407Fokusparameter 103Fokusradius 98Fokussierkennzahl 100fokussierter Strahl 80Fokussierung 97Folgeverfahren 350Folienschneiden 238Folienschweißen 293Formabtrag 188Formänderung 437Fotodetektor 90Fotodiode 90Fotoeffekt

äußerer 90innerer 90

fotoelektrische Nachweismethode 90Fotooxidation 448Fotowiderstand 90Fouriersches Gesetz 123FR4-Multilayer 466freie Öffnung 154freistrahlende Module 61Frequenz 21Frequenzgang 87frequenzverdreifachte Nd:YAG-

Lasersysteme 346


Frequenzvervielfachung 44Frequenzmischung 45Frequenzverdopplung 45Frequenzverdreifachung 45

Fresnel-Absorption 281fresnelsche Formeln 116, 137Fresnel-Zahl 29FROG-Technik 91fs-Laser

Laser- und Strahlparameter 79mit Faserverstärker 78

F-Theta-Bedingung 159F-Theta-Linse 157, 345F-Theta-Objektiv 157, 212, 345

telezentrisches 158Fügebeispiel 429Fügen

Glaswerkstoff 424Fügespalt 276, 283Fügewegüberwachung 460Füllfaktor 58Füllkontur 355Füllmuster 222Funktionalisieren der Bauteiloberfläche

339Funktionseinheit 140, 141Funktionsprototyp 343

GGain 27Galvanometereinheit 211Galvanometerscanner 167Gantry-Konzept 168Gasdruck 267Gasgemische 54Gaslaser 46Gasstrom 287Gefährdung 488geformter Strahl 80Gefügeumwandlung 329Gehäusebaugruppe 462generative Verfahren 16Generieren aus der flüssigen Phase

347Generieren aus der pulverförmigen

353

Geometrieprototyp 343Gesamtfeldstärke 38Gesamtintensität 38geströmte Systeme 48G-Fasergewebe 472Gitterkonstante 147Glasabschmelzung 441Glasbildung 381Glasblock 395Glasfestigkeit 385Glasieren 333Glaslot 432Glas-Metallübergang 443Glas-Metallverbindung 441Glasstrukturierung 393Glasübergangstemperatur 447Gradientenindex-Faser 148Graphiteinlagerung 341Grat 271Gratform 272Gratfreiheit 271Graukeil 238Grauwertbeschriftung 227Gravieren 210, 230

Brick Marking 231Marking On-the-fly 232

Gravur 209, 230Brick Marking 231Marking On-the-fly 232

Großraumschweißsystem 308Grundgeometrie 136Grundprinzipien der Relativbewegung

164Grünphase 364Gruppengeschwindigkeitsdispersion

44Güte des Resonators 36, 40Güteschalter

aktiver 41akustooptischer 42elektrooptischer 42mechanischer 41passiver 41

Güteschaltung 40, 64Güteschaltungsbetrieb 66

HHagen-Rubens-Beziehung 114Halbleiterlaser 56, 58

Ausgangsleistung 59Fast Axis 59Fernfeld 59Intensitätsverteilung 59kantenemittierender 57Lebensdauer 59Slow Axis 59

Halbzeugzuschnitte 473Handarbeitsplatz 302Handschweißlaserkonzept 302Härteverlauf 358Hartlöten 312, 318

Anwendungen 323Härtprozess 330Hatch 344, 355, 390hauptzeitparalleles Rüsten 171HF-Einkopplung 50High Power Diode Laser (HPDL) 60Hitch 390Hochdruckschmelzschneiden 240

Schneidbeispiel 240Hochgeschwindigkeitsanwendungen

481Hochgeschwindigkeitsschneidanlage

248Hochgeschwindigkeitsschneiden 247

Anwendung 249Hochgeschwindigkeitsschneidkopf

259Hochleistungsdiodenlaser 319Hochtemperaturlöten 312, 324Hochtemperatur-Supraleiter,

keramischer 338Hochtemperaturwerkstoff 373Homogenisieroptik 330Humping 287hybride Energieeinbringung 353hybrides thermisches Verfahren 398Hybridprozess 430Hybridschweißen 305, 457

IImpulsbetrieb 40, 191


Impulsbreite 38Impulsdauer 41Impulsdichte 479Impulsfolge 85Impulsleistung 39Impulsparameter 84, 85Impulsspitzenleistung 198I-Naht 275I-Nahtschweißanordnung 294indirekten Erwärmung 435Infiltriervorgang 366innere Reibung 383Innoslab-Technologie 66In-Prozessüberwachung 171Intarsien 237Intensität 20, 96, 112, 116, 129,

192, 277, 456Intensitätswert 35normierte 290

Intensitätsschwelle 280Intensitätsverteilung 96, 159, 316

linienförmige 160intermetallische Phase 296intrinsisches Markiersystem 477Ionisation 131IR-Roboter 171Isolationsfenster 182

Kkalorimetrisch basierte

Temperaturmessgeräte 88kalorimetrische Nachweismethode 86kalorimetrisches Leistungsmessgerät

88kalter Abtrag 128, 389kamerabasiertes System 105Kantenfestigkeit 408Kantenisolieren 182Kantenqualität 403, 407Kapillare 279kapillarer Fülldruck 314Kapillarform 137Kapillarneigung 289Karbonisierung 476Kaskadenionisation 388Katalysator 51

Kaustik 99, 106Kaustikabbildung 103Kaustikdarstellung 105Kaustikmessung 105Kehlnaht 275, 320Keldysh-Parameter 128Kerr-Effekt 42Kerr-Linsen-Modenkopplung 43Kerr-Zelle 42Keyhole 137, 278, 429kleine Kontur 266Kleinfeldscanneranlage 308Kleinsignalverstärkung 56Kleinsignalverstärkungsfaktor, linearer

74koaxiale Überlagerung 428kohärenter Strahlung 38Kohärenz

räumliche 37zeitliche 37

Kohärenzlänge 37Kohärenzzeit 37Kolbenmodell 135Kollabieren 426kollineare Überlagerung 162Konizität 194Konsolenbauweise 170kontinuierlicher Betrieb 39kontinuierlicher Betrieb (cw-Betrieb)

39Kontrast 221, 226, 479Konturanfahren 264Kontureinstechen 191Konturschneiden 263, 265, 402Konturschweißen 454Konturschweißverfahren 451Konturüberfahren 265Konvektionskühlung 48Konversionseinheit 77Konzeptmodell 343Korngrößenverteilung 357Kraft 412Kristallisationstemperatur 447Kristallscheibe 68Kühlluftbohrung 201Kühlstrom 406Kunststoffbeschriften 226

Kunststoffe 447Kunststoffeinhausung 462Kunststoffpulver 360Kunststoffpyramide 447Kunststoffvertreter 359Kurzpulslaser 75, 205

zeitliche Komprimierung der Laserimpulse 76zeitliche Verlängerung der Laserimpulse 76

Kurzzeitschwankungen 108Kurzzeitstabilität 109

LLadungsträgerinjektion 56Lambert-Beersches Gesetz 28, 113Lamellenwerkzeug 377Laminated Object Manufacturing

(LOM) 374Laminieren 374lampengepumpte Systeme 64längsgeströmte Resonatoren

langsam 49schnell 49

Langzeitschwankungen 108Langzeitstabilität 109Large-Mode-Area-Faser 70Laser

Anregung 24Anschwingen 25Begriffserklärung 19Betriebsart 39

typische Parameter 45Grundanordnung 23Grundelemente 23Leistung 40Linienbreite 27Linienform 27

Laserabscheiden 338Laser Annealing 339Laserbedingung 25, 29Laserbelichter

direktschreibender 396DUV-Interferenzbelichter 396

Laserbeschriftung 416Laserbeschriftungsfolie 228


Laserbetriebsarten 175LaserCUSING 370Laserdioden 65Laser-Direktstrukturieren (LDS) 485Laserdurchstrahlschweißen 16, 450,

451Lasereinrichtungen 489, 490Laserenergiemessung 85Laseretikettenbeschrifter 216lasergeschweißte Kunststoffverbindung

463lasergestützte generative

Fertigungsverfahren 342Entwicklungstendenzen 379

lasergestütztes Abscheiden 337lasergetrennte Trennflächen 408Laser-Heißdrahttechnologie 298Laser-Heißverstemmen 457Laserhybridschweißen 305Laserintensität 133Laser-Kaltdrahttechnologie 298Laserkennzeichnung

direkte 415Laserklassen 488Laserkontrollfunktion 84Laserleistung 345

absorbierte 192geschwindigkeitsabhängige 265

Laserleistungskennwerte 108Laserleistungsmessung 85Laserleistungsspektrum 466Laserlötkopf 317, 319Lasermaterialbearbeitungsanlage 140

Grundkomponenten 141optische Komponenten 141Regelung 141, 172Steuerung 141, 172

Lasermaterialbearbeitungsverfahren 173, 174

Laser MicroJet Technologie 256Lasermikrobearbeitung 249Lasermikrosinteranlage 362Laserparameter 211Laserreinigungssystem, mobiles 181Laserschaltimpuls 175Laserschutzbeauftragter 493Laserschutzbrille 490

Laserschutzeinrichtungen 494Laserschutzfenster 494Laserschutzwände, aktive 494Laserschweißanlage 308Laserscope 102Lasersinteranlage 353, 360Lasersintern

direktes selektives 355Einflussgrößen 354indirektes 364Kunststoffe 359

Bauprozess 361Lasermikrosintern 362Metalle 355selektives 353Verfahrensablauf 356

laserspezifische Regelungen 493Laserstabilität

Kurzzeitstabilität 109Langzeitstabilität 109mittlere Zeitspannen 109Strahllagestabilität 108Strahlrichtungsstabilität 108

Laserstrahllinienförmige Abbildung 316Mittelpunkt 109Werkzeug 17

Laserstrahlabtragen 181, 186Laserstrahlbeschriften 208

indirektes 417Kunststoffe 476Laserparameter 219Prozessparameter 223Scanparameter 219

Laserstrahlbohren 191, 201mit Schmelzaustrieb 192

Laserstrahlbrennschneiden 234, 243chemischen Grundreaktionen 244Modellvorstellung 234, 244Schneidbeispiele 247Verfahrensbesonderheiten 245zugeführte Leistung 244

Laserstrahlemaillieren 334Laserstrahlentschichten 180

partielles 182Laserstrahlflächenabtragen 184Laserstrahlformabtragen 187

Laserstrahlformung 458Laserstrahlfunktionalisieren 342Laserstrahlglasieren 333

Oberflächenglasieren 334partielles 334

Laserstrahlhärten 328Laserarten 329Prozess 329

Laserstrahlhonen 184, 332Laserstrahl-Lichtbogen-

Hybridschweißverfahren 306Laserstrahllöten 437

flussmittelfreies 315, 318Glaswerkstoff

indirektes 433Prozessablauf 433

Grundlagen 313Hartlöten 318Hochtemperaturlöten 324Potenzial 316Weichlöten 315Zusatzwerkstoff 312

Laserstrahlpolieren 418Aufbau 419

Laserstrahlqualität 199Laserstrahlreinigen 181Laserstrahlschmelzanlage 369Laserstrahlschmelzschneiden 234

3D-Bearbeitung 242Hochdruckschmelzschneiden 240Schmelzschneiden 239Streckenenergie 242Verfahrensbesonderheiten 241

Laserstrahlschneiden 232Energiebilanz 235Fokussierbedingungen 234Glaswerkstoffe 401Hochgeschwindigkeitsschneiden 247Präzisionsschneiden 249Programmtools 263

Schachteln 263Simulation und Werkstückreport 263

Prozessleistung 235Remoteschneiden 253Schneiden mit Scansystemen 253


Schneidprozess 235Schneidstrategien 263Spezialschneidsystem 258Sublimationsschneiden 236Universalschneidsystem 258Verfahrensgrundlagen 233Verfahrensprinzip 233wasserstrahlunterstütztes S chneiden 256

Laserstrahlschneidverfahren 473Laserstrahlschweißen 273

artfremder Materialien 296Feinschweißen 291Glaswerkstoff 424, 425handgeführtes 301

Einsatzgebiete 303handgeführte Systeme 302Hybridschweißen 305Kunststoffe 450Mischverbindungen 296mit Zusatzwerkstoffen

einlagiges Auftragen 297mehrlagiges Auftragen 297mit Pulver 298mit Zusatzdraht 297

teilautomatisiertes 301Einsatzgebiete 303

Tiefschweißen 278Wärmeleitungsschweißen 277

Laserstrahlstabilität 108Laserstrahlsublimationsbohren 192Laserstrahlsublimationsschneiden

234, 236nichtmetallische Werkstoffe 237Siliziummaterialien 238

LaserstrahltrennenAngussstege 469Anwendungen 466Kunststoffe 464sequentielles 465

Laserstrahlumschmelzen 332Laserstrukturieren 185Lasertechnik 17Lasertexturieren 184Laser Transfer Film Contrast 417Lavalgeometrie 267Layer Laminate Manufacturing 373

Werkzeug 377LCA-Verfahren (Laser-Carbo-Aktiv)

487LDS-MID Beispiele 486Legieren 334Leichtbaukonstruktion 310Leistung 39, 112Leistungsdichte 20, 96Leistungsdichtespektrum (PSD) 422Leistungsmesser 88Leistungsstabilität 108, 347Leitfähigkeitsaktivierung 487Leuchtdichte 479Licht

als elektromagnetische Welle 20Ausbreitung 19elliptisch polarisiertes 93linear polarisiertes 93polarisiertes 93unpolarisiertes 93, 268zirkular polarisiertes 268

Lichtbogenschweißverfahren 305Lichtgeschwindigkeit 20Lichtleitfaser 148Lidschlussreflexzeit 490linearer Absorptionskoeffizient 113linearer Ausdehnungskoeffizient 412linearer Kleinsignalverstärkungsfaktor

74linearer W ärmeausdehnungskoeffizient

383linear polarisiertes Licht 93Linearpositioniereinheit 151Linearverstelleinheit 151Linien 81Linienfokus 407, 442Linienquelle 124Linien-Scan-Kristallisation 339Linienspektrum 82Linienverbreiterung 28Linienwandern 47Linsen 143Linsenabbildung 143Linsenform 143, 144Liquidustemperatur 312lithografischer Prozess 480Lochgeometrie 483

Lochspiegel 162, 428Lokalabsaugung 476LOM-Modell 376Long Life Technology 59Lorentz-Form 28Lösen 448Lot 312, 327Lotdrahtzuführung

koaxiale 319stechende Anordnung 319

LötenGlaswerkstoff 432

Lotnaht 322Lötprozess 432Lotspalt 314Löttechnologie 325

selektive 325Lötverfahren 312Lötvorgang 313Lotwerkstoff 314, 315

metallischer 436LSA-Welle 133LSC-Welle 133LSD-Welle 133Lunker 284

MMakromoleküle 445Mantelbeschriftung 217Marangoni-Strömung 132, 282Marking On-the-fly 232Martensitbildung 329Maser 13Maskenabbildung 204Maskenverfahren 187, 214, 454Master Oscillator Fiber Power Amplifier

(MOPFA) 75Master Oszillator Power Amplifier

(MOPA) 72, 73Materialabtrag 193, 208Materialerwärmung 133Materialien

nichtlineare optische 45UV-aushärtende 349

Materialstärke 203, 474mechanische Fügekraft 450


Mehrfachreflexion 195, 399Mehrlinienbetrieb 81Mehrphotonenabsorption 128Mehrphotonenionisation 128, 388Mehrstationenbetrieb 153Meilensteine Laser 18Meniskenlinse 144Messgenauigkeit 86Metallbeschichtung 146Metalldampfplasma 131, 278Metallisierungsprozess 485Metall-LLM-Werkzeug 377Metallpulver 369Metal-Wrap-Through-Verfahren 206Micro-Cladding (Mikropulverauftrags-

schweißen) 304MicroSpotMonitor 104MID-Verfahren (Molded Interconnect

Devices) 484Mie 299Mie-Parameter 300Mie-Streuung 300Mikrobank 149Mikrobearbeitung 16Mikrobohren 208

Anwendung 205Mikrolaserbearbeitung 259Mikrolaserschweißen 291

Anwendungen 293Mikro-Laser-Sintern (MLS) 363Mikrolinsenarray 161mikrolithografischer

Technologieprozess 396Mikromaterialbearbeitungsanlage 172Mikroperforation 470Mikroplasmaabsorption 281Mikropulverauftragsschweißen

(Micro-Cladding) 304Mikroschwächen 481Mikrostereolithografie 351mikrostrukturierte Flächen 393mineralische Gläser 380mittlere Zeitspannen 109MKWS-Technologie 58Modellgröße 376Moden

axiale (longitudinale) 35, 38

Linienbreite 36Grundmode 33longitudinale (axiale) 35transversale 33

elektro-magnetische (TEM) 33Modenfrequenz 35Modenkopplung 38, 43

aktive Verfahren 43passive Verfahren 43

Modenschuss 101Modulator

akustooptischer 43, 69elektroooptischer 43

Monomer 347Monomodebetrieb 81Monomodefaser 147MOPA-System 188

berechnete Intensitäten 189Prinzip 77

Multimodebetrieb 81Multimodefaser 70, 148Multimodelaser 72Multipassverstärker 74, 76Multistreifenlaserdioden 58MZB-Werte 491

NNachbearbeitung 376Nachvernetzen 350Nachweis elektromagnetischer

Strahlung 86Effekte der nichtlinearen Optik 86fotochemische Methode 86fotoelektrische Methode 86, 90kalorimetrische Methode 86

Nahfeld 96Nahordnung 381Nahtfehler, innerer 284Nahtform 319, 431Nahtgeometrie 283, 285Nahtquerschnitt 282, 294Nahtschweißen 292Nahtverfolgungssensor 308Nahtverfolgungssystem 307nanoskalige Pulver 362Nanostrukturen 394

Navier-Stokes-Gleichung 132Nd:Vanadat 76Nd:YAG-Laser 62, 206, 218, 347Nd:YVO4-Laser 219Neigungstoleranz 269nichtlineare Absorptionsvorgänge 388nichtlineare optische Effekte 395numerische Apertur (NA) 147numerische Spannungsanalyse 420

OOberflächenabsorption 449Oberflächenbehandlung

spezielle Verfahren 338thermische 327

mit Zusatzwerkstoff 328ohne Zusatzwerkstoff 328

Oberflächeneigenschaften 327Oberflächenkenngrößen 362Oberflächenquelle 110, 114, 125Oberflächenspannung 132Oberflächenströmung 132Oberflächenstrukturierung 184Oberflächentemperatur 420Online-Prozessdiagnostik 311Online-Prozessüberwachung 171Online-Überwachung 459On-the-fly-Modus 482optische Bank 149optische Bauelemente 142optische Dichte 492optische Eigenschaft 114optische Eindringtiefe 113, 119, 450optische Fasern

prinzipieller Aufbau 148Wirkungsweise 148

optische Fasern 147optische Konstanten 115, 116optischer Gangunterschied 423optischer Gewinn 27, 28optisches Gitter 147

Amplitudengitter 147Auflösungsvermögen 147Blazegitter 147Phasengitter 147Reflexionsgitter 147


Transmissionsgitter 147opto-mechanische Komponenten 149

offene Anordnung 149optisch integriertes System 149permanenter Strahlengang 149variable Aufbauten 149

opto-mechanisches Baukastensystem 149

Ortsfrequenz 147Oszillator 73Oszillator-Verstärker-Anordnung 64,

69, 73, 76, 120Outline-Beschriftung 223Ovalität 194

PPalettenwechsler, automatische 261Parametermatrix 221Péclet-Zahl 131, 132Perforation 481Perforationsbeispiele 483Perforationsgeschwindigkeit 208Perkussionsbohren 195, 206Phase 353Phasengitter 147Phasenmaske 396Photodissoziation 54photoelastischen Effekt 42photolytischen Zersetzung 135Photon-drag-Effekt 90Photonen 20

Photonenbild 29Photonenenergie 81PID-Regler 83Pigmentfolie 418Pigmentfolienbeschriftung 417Pilotstrahl 215Pinhole 155pin-Strukturen 90Pitch 59, 390Plancksches Gesetz 126Planfeldobjektiv 212planparallele Platte 142Planplatte 142Planplattendeformation 142Plasma 133

Plasmaabrissverfahren 103Plasmabildung 114Plasmaverfahren 327PLD-Verfahren 337PMMA 467pn-Übergang 56Pockels-Effekt 42PoD-Funktion 78Polarisation 199, 268

azimutale 199elliptische 268lineare 268radiale 200radial verteilte 199

Polarisationsgrad 93Polarisationskopplung 60Polarisationsrichtung 93, 95Polarisationsverteilung

homogene 94inhomogene, radialsymmetrische 94

Polarisationswinkel 118Polarisationszustände 93, 94Polarisator 94polarisiertes Licht 93Polierprozess 418Polykondensation 446Polymerablation 480Polymerisation 347, 446

partielle 348Poren 284Portalroboter 307Positioniersystem 150Post Objective Scanning (PoOS) 157Post-Prozessüberwachung 171Powermeter 88Prandtl-Zahl 131Präzisionsbohren 202, 203Präzisionsschneiden 249

Anwendung 253mit FK-Laser 251

Pre Objective Scanning (PrOS) 157Pre-Prozessüberwachung 171Produktentstehungsprozess 342Programmerstellung 263Prototyp

Funktionsprototyp 343Geometrieprototyp 343

technischer Prototyp 343Prozesseffizienz 139Prozessenergie

Sekundärnutzung 286Prozessfaser 69, 107, 151Prozessgas 233, 284Prozessgasanwendungen 286Prozessgasdüse 285, 288Prozessgaseinfluss 286Prozessgasstrahl 233Prozesshandling 324Prozesskontrolle 460Prozessleistung 131prozessnahe Absaugung 468Prozesswärme 137Prozesswirkungsgrad 92Prüfklasse 494Prüfverfahren 460PSD-Darstellung 423ps-Lasermaterialbearbeitung 393Puls

thermischer 292zeitliche Formung 292

Pulsanregung 40Pulsanteil, metallurgischer 293Pulsbetrieb (pw-Betrieb) 39, 40, 69,

291Pulsdauer 91Pulsenergie 197Pulse on Demand 78Pulsformung 303Pulsfrequenz 301Pulskompression 44Pulsleistungsmodulation 202Pulsleistungsregelung 293Pulsmodulation 198Pulspicker 76Pulsstabilität 347Pulsüberdeckung 178, 179Pulverdüse 298Pulverfördersystem 300Pulvermaterialien 356Pulvertransportsystem 353Pulverzufuhr 361Pulverzuführung

koaxiale 298richtungsabhängige 298


Pumpanordnungtransversale 66

Pumpe 24Pumpen 24

longitudinales 65mit Diodenlasern 65transversales 65

Pumpkavität 68Pumpkoppler 71Punktabstand 479Punktdichte 479Punktdurchmesser 479Punktintensität 479Punktquelle 123, 124Punktschweißen 291, 456Push-Push-Betriebsmodus 298pyroelektrischer Detektor 89pyroelektrischer Effekt 89Pyrometer 126, 325

QQ-Switch 40Qualitätsbereich 436Quantenwirkungsgrad 92Quantenzahl 47quasisimultane Prozesse 162Quasi-Simultanschweißen 456, 461Quasi-Simultanschweißverfahren 463quasi spannungsfreier Zustand 425quasistationäre Systeme 50Quellen 448quergeströmte Laser 48Querschliff 257

RRadialrundnaht 275Radialschweißverfahren 463Rahmen 375Rampen 265Rampenbetrieb 39Randhärtetiefe 330Rapid Manufacturing 342Rapid Prototyping 342Rapid Technologie 343Rapid Tooling 342

Rasterkraftmikroskopie (AFM) 422Rasterverfahren 213Raumfilter 155Raumfrequenz 423rauschäquivalente Strahlungsleistung

87Rayleigh-Länge 96, 99, 217realer Strahler 126Rechteckprofil 160Rechteckverteilung (Tophat) 159Rechtwinkligkeitstoleranz 269Reedglasfertigung 414Referenzschnitte 255Reflexion 116Reflexionsgitter 147Reflexionsgrad 116, 118Reflexionswirkung 120regenerative Verstärker 74regenerativer Scheibenverstärker 78Relativbewegung 164Relaxationszeit 128Remotelösung 170, 307Remoteschneiden 253Remoteschweißsystem 307Remote Technologie 169Resonanzbedingung 35Resonator 24, 28, 29

gekoppelter optischer 120Grundformen 30Güte 36, 40instabiler 31, 32, 51, 66stabiler 30, 31

Resonatoraufbau 64Resonatorgüte 36Restwandstärke 471Reynolds-Zahl 131, 132Riefen 235Riefenstruktur 138, 139, 239, 269Riefentiefe 269Rillennachlauf 269Rillentiefe 269Ringdüse 268ringförmige Verteilung 428robotergekoppelte Laseranlage 169Robotersystem 306rohrförmiges Glas 410Rohrlängsschweißen 308

Rohstrahl 80Rotationsachse 168Rotationsniveau 47Rotationszustand 47

SSammellinse 143Saphir 326sättigbarer Absorber 42, 43Sättigungsbereich 74Sättigungsfluenz 74Sauerstoffreinheit 246Scanfolge 372Scangenauigkeit 167Scangeschwindigkeit 392Scanlänge 158Scanmodus 157Scannen 349scannende Verfahren 187Scanner 15Scanschneiden 255Scanspiegel 213Scanstrategie 355Scansystem 253Scansystem, handgeführtes 216Scantechnik 390Scantechnologie 349, 371, 372Scanverfahren 167, 211, 214Schachbrettprinzip 355Schachteln von Bauteilen 262Schadstoff 475Schärfentiefe 96, 99, 199, 216Scheibengeometrie 67Scheibenlaser 67

Ausgangsleistung 68Kühlwirkung 67Resonator 67Strahlführung 68

Schichtabtragflächenhafter 180selektiver 180, 182

Schichtdicke 209, 342, 350, 364Schicht-für-Schicht-Ablationsprozess

402Schichtstärke 345Schliffbild 320, 461


Schmelzabtrag 174Schmelzaustrieb 198Schmelzbaddyamik 282Schmelzbaddynamik 131Schmelze 134Schmelzen 129Schmelzenergie 353Schmelzfilm 134Schmelzfilmdicke 176Schmelzfilmdynamik 135Schmelzisotherme 244Schmelzschneiden

(Laserstrahlschmelzschneiden) 239Schmelzschneidverfahren 467Schmelztemperatur 447Schmelztiefe 130Schmelzverfahren 327Schmelzzone 451Schneidanlagen 261Schneidanwendungen 404Schneiddüse 260

Grundformen 260Schneidfront 244Schneidgeschwindigkeit 240, 241,

245, 467Schneidkopf 259Schneidparameter 264Schneidprozess 235Schneidspalt 138Schneidstrategien 263Schnittfläche 253Schnittfront 138Schnittfrontneigung 139Schnittfugenausbildung 233Schnittkante 270, 474Schnittkantendarstellung 252Schnittkantenqualität 403, 410Schnittspaltgeometrie 235, 254, 258Schnittspaltkorrektur 263Schraffurmuster 222Schubspannung 132Schussprogramm 271Schutzausrüstung 490Schutz der Haut 492Schutzfolie 467Schutzgas 277, 284Schutzkabine 494

Schutzmaßnahmen 489, 493Schutzstufen 491Schwarzen Strahler 126Schwarzlackschicht 397Schweißanforderungen 273Schweißbarkeit 274Schweißdreieck 274Schweißeignung 274, 275

für hochlegierte Stähle 276für niedriglegierte Stähle 276für unlegierte Stähle 276

Schweißfehler 311Schweißnaht 276, 429

Prüfmethoden 312Schweißnahtarten 275Schweißnahtdarstellung 294Schweißnahtfehler 311Schweißnahtfestigkeit 460Schweißnahtform 282Schweißnahtgeometrie 279Schweißnahtkontrolle 311Schweißnahtqualität 282, 311Schweißnahtvorbereitung 278Schweißpunktdurchmesser 301Schweißstrahl 427Schweißzusatzstoffe 296Schwellfluenz 178Schwellintensität 130Schwellstrom 57Schwellstromdichte 56Schwellwertabtrag 390Scriben 203, 204Sealed-Off-System (stationäres

System) 14, 51, 218Ausgangsleistung 52Sealed-Off-Laser 52

Seedlaser 73Selbstfokussierung 395Selbstfokussierungseffekt 395Selbstkanalisierungseffekt 398Selective Laser Melting 367Selektion 78Selektives Laserschmelzen (SLM) 367Selektivität 190Sensorbaugruppe 426Sensorkapselung 324Separieren

Flachgläser 405rotationssymmetrische Gläser 410

Anwendungen 414spannungsinduziertes 405

Separierung 475Sequential lateral Solidification 339Serienteil 343SESAM 44Setzweg 452Shadow-Verfahren 293Sicherheitsmaßnahmen 493Signal-Rausch-Verhältnis 87Silikonform 351Siliziumcarbid 340Siliziumfotodiode 90Simulationsprozess 125simultanen Bearbeitung 162Simultanschweißen 456Singlemodefaser 70Singlemodemodul 72Sinterenergie 353Sinterprozess 364Slabgeometrie 66Slablaser 50, 66

Resonatoranordnung 66Slicen 187, 344SLM-Anlage 368SLM-Bauteile 368Slow Axis 57Slow Axis Kollimationsarray (SAC) 160SLS-Verfahren 339Smart Card 227Solder-Bumping-Lasersystem 317Solder-Bumping-Technologie 317Solidustemperatur 312Sollbruchstelle 469, 471Spaltmaß 452Spannung 385

Glaswerkstoff 404permanente 404thermische 386

Spannungs-Dehnungs-Diagramm 373Spannungsdoppelbrechung 386, 392,

405spannungsoptische Darstellung 398,

424Spannungsverteilung 421


Spannungszustand 386mechanischer 420thermisch induzierter 406

Spektralbereich 81spektrale Parameter 82Spezialanlage 140Spezialschneidsystem 258spezifische Ausstrahlung 126Spiegel 145

asphärischer 145bewegliche 159dielektrischer 146Planspiegel 145Rückflächenspiegel 145sphärischer 145Vorderflächenspiegel 145

Spitzenleistung 41spontanen Polarisation 89SPS-Lösung 172Spurbreite 304, 355Spurüberdeckung 178, 179Stabilisierung 83Stabilität 32Stabilitätskriterien 85Stablaser 63

Anregung 63Kühlung 63Kühlwirkung 67

Standarddüse 267Startrisszentrum 411stationäres System (Sealed-Off-

System) 48, 51Stauchen 431Stent 16, 251Stereolithografie 347Stereolithografieanlage 350Stereolithografieverfahren 350Steuerungssystem 172stigmatischer Strahl 95STL-Datei 344stochastisches Belichten 371Störtiefenschädigung 392Stoßanregung

CO2-Laser 47erster Art 24zweiter Art 24

Strahlanalyse 102, 104

Strahlanordnungsvariante 428Strahlaufweitung 154, 155Strahlausbreitung 95, 98Strahldiagnostik 102Strahldichte 87Strahlenversatz 142Strahlfokussierung 156strahlformende Bauelemente 154Strahlformung 140, 141

mit Zylinderlinsen 160mit Zylinderspiegeln 160

Strahlführung 140, 141, 344Scheibenlaser 68

Strahlführungssystem 151, 152, 153Strahlgeometrie 95Strahlhomogenisierer 161Strahlhomogenisierung 161Strahlintensität 345Strahlkaustik 104, 107Strahlkennzahl 100Strahlkollimation 160Strahllage 95Strahllagestabilität 108, 109Strahlleistung 84Strahlparameter 80, 85, 209Strahlparametermessung

feste 86variable 86

Strahlparameterprodukt 101Strahlpendeln (Wobbeln) 291Strahlprofil 105, 106, 435

Excimerlaser 55Kurzpulslaser 77

Strahlprofilvermessung 102Strahlpropagationsfaktor 101Strahlqualität 19, 100, 195Strahlqualitätsfaktor 101Strahlquerschnitt

elliptischer 411Strahlradius 97Strahlrichtungsstabilität 108Strahlscannen 451Strahlschwerpunkt 109Strahlstärke 87Strahltaille 95Strahltaillendurchmesser 96Strahltaillenradius 96

Strahlteilung 153Strahlüberlagerung 60, 162Strahlüberlagerungskonzepte 162Strahlübertragung 151, 169Strahlungsanteil 113Strahlungseinfall 112Strahlungsenergie 87Strahlungsfluss 87Strahlungsintensität 188, 468strahlungsphysikalische Größen 86,

87Strahlungsquelle 258, 346Strahlungsverstärkung 28Streckenenergie 131, 270, 281, 438,

459Stretcher 76Strömungsgeschwindigkeit 132Strukturgeometrie 189Strukturgröße 185, 249Strukturieren 173

aufgetragener Metall- und Lackschichten 397Kunststoffe 480

Anwendung 486von Gläsern 388

Strukturierung 184, 186Strukturierungsbreite 486Strukturtiefe 188, 189Stufenbohrung 401Stufenindex-Faser 148Stützgeometrie 346subjektive Prüfmethoden 103Sublimation 134, 236Sublimationsabtrag 135, 173, 188,

190Sublimationsschneiden (Laserstrahl-

sublimationsschneiden) 236Sublimationsschneidverfahren 402,

467Supportmaterial 346Systemintegration 53Systemlösung 170

TTag-&-Nacht-Design 228Talbot-Interferometer 397


Target 338Tastbetrieb 39TEA-CO2-Laser 219technischer Prototyp 343Teilchenbild

nach Planck 21Teilungsverhältnis 154Teleskopanordnung

nach Galilei 155nach Kepler 155

Temperatur 411Temperaturbereich 447Temperatureinfluss 421Temperaturerfassung 125, 341

Geräte 127Temperaturgradient 110, 385, 407Temperaturleitfähigkeit 124Temperaturmessung 127Temperaturverlauf 125, 328Temperaturverteilung 125, 419Temperaturwechselbeständigkeit 384,

406, 439Temperaturwert 412Temperatur-Zeit-Verlauf 313, 325,

365, 435Temperiereinheit 435Thermal-Laser-Separating-Verfahren

(TLS) 409thermische Linse 63thermische Prozesse 110thermisches Ausdehnungsverhalten

383Thermobulb 440thermochemische

Laserstrahlbehandlung 340Thermopile 88Thermoplaste 445Tiefengravur 230Tiefschweißen 278

Glaswerkstoff 426Titan 357Titanlegierung 357Tophat 159Totalreflexion 147Trägergas 301Transformationsbereich 382Transformationspunkt 382

transiente Temperaturfeldanalyse 429Transmissionsgitter 147Transmissionskurve 145Transmissionsverlauf 441Trennen

spannungsinduziertes 405, 406Trenngeschwindigkeit 407Trennkante 467Trepanierbohren 196Trepanierbohrkopf 196Treppenstufeneffekt 188Treppenstufen-Effekt 346Tunnelionisation 128TwinWeld-3D-Schweißen 457

UÜbergangslote 432Übergangswahrscheinlichkeit 22Überlappnaht 275Überlappungsgrad 222, 249, 253UKP-Lasertechnik 393ultrakurzer Impuls 43, 177, 250Ultrakurzpulslaser 185

diodengepumpter 77faserverstärkter 78passiv modengekoppelter 77

UmformenGlaswerkstoff 437speziell dotierter Gläser 440

Umformgeometrie 439Umformprozess 437Umschmelzprozess 332Umwandlungsprozess 340UniColor-Lasermarkierung 417Universalanlage 140

modulare 170Universalschneidsystem 258unpolarisiertes Licht 93

VVakuumguss 351Vektorverfahren 213Verbindungsprozess 183Verbindungsstrategie 354Verbundmaterialien 470

Verbundwerkstoff 465polymerer 469

Verdampfen 130, 236indirektes 188

Verdampferschiffchen 186Verdampfung 481Verfahrensgrundlagen

Laserstrahlbeschriften 208Verfahrensoptimierung 459Verfahrzyklen 177Verglasen 333Verluste 28Verlustleistung 131Verlustmodulation 43Verschließen von Glaskolben 440Versiegelung 375Verstärker 73Verstärkungsbandbreite 27, 76Verstärkungskurve 74Verstärkungsmedium 78Verstärkungssättigung 74verzinktes Stahlblech 295Vibrations-Rotationsniveau 46Vierpunktbiegemethode 408, 439Viskosität 383Viskositätskurve 384viskos-umformbarer Zustand 437VIS/NIR-Absorptionsspektren 453Volumenquelle 110, 114, 125Vorschubgeschwindigkeit 470Vorverglasen 432Vorwärmen 341

WWandlerkarte 101W-Anordnung 69Wärmeausdehnung 383Wärmebeeinflussung 273Wärmebildkamera 126Wärmedehnung 383Wärmeeinbringung 329Wärmeeindringtiefe 250Wärmeeinflusszone (WEZ) 121, 122,

194, 236Wärmeeintrag 122, 321Wärmekonvektion 49


Wärmeleitfähigkeiteffektive 384

Wärmeleitung 384dreidimensionales Modell 123eindimensionales Modell 123Linienquelle 124Punktquelle 124Wärmeleitungsgleichung 123, 132

Wärmeleitungskoeffizient 384Wärmeleitungsmechanismen 122Wärmeleitungsmodell 124Wärmeleitungsprozess 274Wärmeleitungsschweißen 277

Glaswerkstoff 425Wärmeleitungsverluste 122, 176Wärmeleitungsvorgänge 122Wärmemenge 86, 123Wärmestrahlung 384Wärmeverfahren 327Wärmstrahl 427wasserstrahlunterstütztes Schneiden

256Wechselwirkung 450Wechselwirkung der Laserstrahlung

114Wechselwirkungsprozess 110, 129,

130, 236, 299nicht-thermisch reaktives Verfahren 110thermisch nicht-reaktives Verfahren 112

Wechselwirkungsvolumen 121Wechselwirkungsvorgänge

athermische 128thermische 121

Wechselwirkungszone 121

Wechselwirkungszone (WWZ) 271Weichlöten 312, 315Wellenbild

nach Maxwell 21Wellenlänge 81

Excimerlaser 55Festkörperlaser 61

Wellenlängenkopplung 61Wellenleiterstruktur 58Wellenzahl 81Wendelbohren 197, 205Werkstoff

dielektrischer 136Werkstoff 1.4540 358

Wiedemann-Franz-Beziehung 114Winkelfehler 271Wirkungsgrad 92

CO2-Laser 46differentieller 92effektiver 92elektrisch-optischer 92Excimerlaser 54optisch-optischer 69, 92Prozesswirkungsgrad 92, 129, 131Quantenwirkungsgrad 92Scheibenlaser 69Stablaser 63thermischer 129, 131, 138

WMC-Technologie (Web Movement Compensation) 483

Wobbeln (Strahlpendeln) 291

XXenon-Blitzlampe 63X-Y-Koordinatentisch 166

YYBCO-Bandleiter 338Ytterbium 63, 67

ZZähigkeit 383Zeilenabstand 367Zeitabschätzung 349zeitaufgelöster Abtrag 390Zeitkonstante 87, 89Zersetzen 236Zersetzungstemperaturbereich 447Zerstreuungslinse 143Zinkentgasung 295Zugfestigkeit 385Zugspannung 411Zuguntersuchung 322Zugversuch 460Zusatzmaterial 297Zusatzwerkstoff

Beschichten 336Kunststoffe 449Laserstrahllöten 312Laserstrahlschweißen 296, 297, 298

Glaswerkstoff 430thermische Oberflächenbehandlung 328

Zuschneiden 472Zweiteilchenmodell 365Zylinderlauffläche 185Zylinderlinse 144

Vorwort - bilder.buecher.de · Lasermaterialbearbeitung Grundlagen - Verfahren - Anwendungen -...

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