Laserstrahlunterstütztes Umformen und Scherschneiden metallischer Kleinteile

Aus der zugrunde liegenden Motivation, die in der industriellen Praxis bereits erreichten Prozessgrenzen auszudehnen, leitet sich das Ziel ab, ein Kombinationsverfahren aus einem Umform- und Scherschneidprozess und einer am Prozess beteiligten Laserstrahlerwärmung zu entwickeln, durch welches die erreichbaren Grenzumformgrade deutlich erweitert werden. Damit kann das industriell umsetzbare Spektrum an umform- und scherschneidtechnisch herstellbaren, metallischen Kleinteilen deutlich vergrößert werden bzw. bestehende Prozesssicherheiten hinsichtlich des Werkstoffversagens während des Prozesses erhöht werden. Ein weiteres Ziel besteht darin, die durch die Bearbeitung beeinflussten Bauteileigenschaften zu verbessern. Hier seien sowohl die Lagefehler einzelner Bauteilstrukturen als auch Formfehler der Schnittkante wie Kanteneinzug oder Schnittgrat beim Scherschneiden erwähnt, die für eine hohe Bauteilqualität jeweils klein zu halten sind.

Durch die Reduktion von Prozesskräften können darüber hinaus die Standzeiten der eingesetzten Werkzeuge erhöht werden. Damit kann sowohl der Ermüdungsverschleiß der aktiven Werkzeugteile als auch der abrasive Verschleiß der Werkzeugoberflächen verringert werden. Die prozessbegleitende Erwärmung mit Laserstrahlung kann anders als bei konventionellen Erwärmungsverfahren so gewählt werden, dass die Werkzeugteile selbst keiner wesentlichen Erwärmung ausgesetzt sind, so dass die erreichbare Werkzeugstandzeit nicht durch eine Überlagerung von mechanischer und thermischer Belastung wieder reduziert wird. Neben dem Ziel, eine mögliche Erweiterung der einzelnen Prozessgrenzen durch eine theoretische Betrachtung zu quantifizieren und experimentell nachzuweisen, steht die Beantwortung der Frage im Vordergrund, inwieweit der Werkstoff Saphir als Laserfenster gleichzeitig auch als aktive Komponente in einem Umformwerkzeug einsetzbar ist.