Research Directory of the Brandenburg University of Applied Sciences

Fachhochschule Brandenburg
Brandenburg University of Applied Sciences
Automatisiertes Verfahren zur Laserpolitur
In der produzierenden Industrie werden häufig hochpräzise
Oberflächen von Werkstücken gefordert. Diese
Bearbeitung erfolgt überwiegend durch zeitintensive
manuelle Poliervorgänge, so dass die Produktivität
und Wirtschaftlichkeit nur gering sind und hohe Kosten
verursachen. Es gab vor Projektbeginn und aus dem
raschen Entwicklungsfortschritt der Lasertechnik erste
Hinweise darauf, dass solche Oberflächen durch gezielte
Laserstrahlung unter Einhaltung technologischer
Randbedingung automatisierbar hergestellt werden
können. Es mangelte jedoch an grundsätzlichen Erkenntnissen
der Prozeßgestaltung, -durchführung und
-steuerung. Auch sind technologische Verfahrensparameter
zur Prozessführung bisher nicht bekannt geworden.
Am Beispiel von Mikrogußformen für den Spritzguss,
ein prädestiniertes Einsatzfeld manuell polierter
Werkzeugoberflächen, war in diesem Projekt die Aufgabe
gestellt, ein automatisiertes Verfahren zur Laserpolitur
zu entwickeln, prototypisch umzusetzen und
systematisch zu erproben. Eine weitere Zielsetzung
war es, erste allgemeingültige Zusammenhänge und
Prozessdaten bezüglich der Arbeitsergebnisse praxisnah
zu erhalten. Die gewonnenen Erkenntnisse können
von Interessenten der Industrie aufgenommen und
auf ihre speziellen Anwendungen weiterentwickelt werden.
Die experimentellen technologischen Untersuchungen
haben grundsätzlich ergeben, dass die Laseroberflächenbearbeitung
auf metallischen Werkstoffen Rauheiten
reproduzierbar unter 100nm (arithmetischer Mittenrauwert)
erzeugen können. Bei weiteren System-
Projektleitung – Project Management:
Prof. Dr. Christian Stark
Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff:
Prof. Dr. rer. nat. Gerhard Kehrberg, Dr.-Ing. Klaus Sowoidnich,
Dipl. Phys. Nico Vogler, Dipl.-Ing. (FH) Ina Bohne,
Dipl.-Ing. (FH) Klaus Gericke, Werkstattmeister Jürgen Stein,
Ullrich Schulze, sowie Diplomanden und studentische
Hilfskräfte der FH Brandenburg
Laufzeit – Term: 06/2007 bis 05/2010
Finanzierung – Financing:
Quelle: BMBF
Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations:
itec Automatisation Laser AG; Laser-Mikrotechnologie
Dr. Kieburg GmbH
und Technologieoptimierungen scheinen auch Werte
unter 50 nm möglich zu sein. Diese Ergebnisse können
sowohl auf ebenen wie auch auf räumlichen (Freiform-)
Flächen erzielt werden. Für viele technische
Oberflächen sind solche Werte ausreichend.
Weiterhin wurde die Automatisierbarkeit des Verfahrens
nachgewiesen. Durch gesteuerte numerische Maschinenachsen
sowie deren Programmierbarkeit und
die Anbindung an ein CAD-/CAM-System ist es möglich,
den Anteil manueller Polierarbeiten deutlich zu
reduzieren. Gleichzeitig wurden erste Ansätze aufgezeigt,
mit der Laserbearbeitung eine 3-dimensionale
Mikrobauteilfertigung und damit die Herstellung von
Freiformflächen zu erreichen und in einem nachgeschalteten
Laserpoliervorgang in einer Werkstückaufspannung
die Oberflächenqualität zu verbessern.
96 Forschungsbericht Research Report 2007 – 2010