Dieses Buch umfasst die Erforschung und Entwicklung einer prozessbegleitenden, adaptiven, softwarebasierten und flexibel f�r Laser-Remote-Scanner anpassbaren Korrekturmethode und eines Sensorkonzepts zur Stabilisierung der Soll-Prozessfokuslage im Interpolationstakt der Scannersteuerung und damit der Einhaltung des vorgegebenen Laserstrahldurchmessers und der prozessrelevanten Intensit�tsverteilung an der Wirkstelle bei der Lasermaterialbearbeitung, wie dem Laserstrahlschneiden, -schwei�en und -abtragen sowie dem ...
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Dieses Buch umfasst die Erforschung und Entwicklung einer prozessbegleitenden, adaptiven, softwarebasierten und flexibel f�r Laser-Remote-Scanner anpassbaren Korrekturmethode und eines Sensorkonzepts zur Stabilisierung der Soll-Prozessfokuslage im Interpolationstakt der Scannersteuerung und damit der Einhaltung des vorgegebenen Laserstrahldurchmessers und der prozessrelevanten Intensit�tsverteilung an der Wirkstelle bei der Lasermaterialbearbeitung, wie dem Laserstrahlschneiden, -schwei�en und -abtragen sowie dem selektiven Laserstrahlschmelzen (3D-Druck). Die mit dieser Arbeit entwickelte Korrekturmethode zur Fokuslagenstabilisierung ist vorzugsweise f�r fasergebundene Laser-Remote-Scanner mit Linsenoptiken f�r hohe Laserleistungen ausgelegt und bietet den Anwendern C++-codierte Korrekturalgorithmen, die in die Scannersteuerung implementierbar sind und die das mit dieser Arbeit entwickelte ABCD-Fokusmodell zur verbesserten Einstellung der Soll-Prozessfokuslage gegen�ber linearen Fokusmodellen sowie die matrizenoptik-, raytracing- und PID-regelkreisbasierte aktive Korrektur des Fokus-Shifts beinhalten. Die mit dieser Arbeit entwickelte Korrekturmethode zur Fokuslagenstabilisierung wurde am Beispiel des vorgegebenen und an der Technischen Universit�t Hamburg-Harburg (TUHH) am Institut f�r Laser- und Anlagensystemtechnik (iLAS) entstandenen 30-kW-Laser-Remote-Scannersystems Dragon" zur �berpr�fung der Wirkung eingesetzt und simulativ erprobt. In der Umsetzung wurden passive und aktive Analyse- und Korrekturmethoden des Fokus-Shifts recherchiert, ihre Eignung f�r das 30-kW-Laser-Remote-Scannersystem Dragon" analysiert und bewertet und die Ergebnisse tabellarisch aufgef�hrt. Weiterhin wurden die Zusammenh�nge der herausgearbeiteten Problemstellungen zur Erf�llung der daraus festgelegten Zielstellung mit den abgeleiteten Teilzielen erforscht. Dazu wurden der Einfluss der Thermischen Linse und der Umgebungsgr��en auf den Fokus-Shift untersucht. Au�erdem wurden die zur Thermischen Linse f�hrenden thermischen Effekte (thermo-optischer Effekt, spannungs-optischer Effekt, End-Effekt) beschrieben und die mathematische Modellbildung der Thermischen Linse auf der Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) umgesetzt. Zus�tzlich wurden eine Sensorintegration und eine mathematische Modellbildung der Brechzahl der Luft durchgef�hrt, um die prozessbegleitend gemessenen Umgebungsgr��en zur direkten Anpassung der Korrekturalgorithmen zu erfassen und in die Korrekturmethode zur Fokuslagenstabilisierung einzubinden. Abschlie�end wurde auf der Basis der Matrizenoptik (ABCD-Matrizen) die M�glichkeit geschaffen, das optische Gesamtsystem mathematisch und kompakt zu beschreiben und somit die computergest�tzte Berechnung zu beschleunigen. Im Ergebnis der Erforschung und Entwicklung k�nnen mit dem mit dieser Arbeit entwickelten ABCD-Fokusmodell die Einstellung der Soll-Prozessfokuslage des 30-kW-Laser-Remote-Scannersystems Dragon" bis zu einer Gr��enordnung gegen�ber dem bislang genutzten linearen Fokusmodell verbessert und der Fokus-Shift aktiv durch die Erweiterung mit einem zeitdiskreten PID-Regelkreis minimiert, die Soll-Prozessfokuslage im Interpolationstakt der Scannersteuerung stabilisiert und damit der vorgegebene Laserstrahldurchmesser und die prozessrelevante Intensit�tsverteilung an der Wirkstelle wirkungsvoll eingehalten werden. Die Zielgruppe sind Lasersystemtechnikentwickler, -hersteller und -integratoren, Anwender in der Lasermaterialbearbeitung sowie wissenschaftlich und technisch Interessierte.
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