Tenner, F: Kamerabasierte Untersuchungen/Laserstrahl

In der vorliegenden Arbeit wurde ein kamerabasiertes System zur Prozessbeobachtung erprobt und zur detaillierten Untersuchung des Laserstrahlschweissens verzinkter Stahlbleche im Überlappstoss genutzt. Das System erlaubt nicht nur die direkte Beobachtung der Schmelze- und Gasströmungen im Inneren der Dampfkapillare, sondern, durch die Nutzung von Tracerpartikeln, auch erstmals die Messung der Verdampfung der Beschichtung verzinkter Bleche im Überlappstoss. Mithilfe moderner Bildverarbeitungsalgorithmen, welche bisher nicht zur Analyse von Lasermaterialbearbeitungsprozessen genutzt wurden, konnten die Verdampfung des Blech- und des Beschichtungsmaterials und die Schmelzeströmungen beim Laserstrahlschweissen verzinkter Bleche quantifiziert werden. Aus den gemessenen Daten konnte darüber hinaus ein analytisches Prozessmodell des Laserstrahlschweissens verzinkter Bleche im Überlappstoss aufgebaut werden. Mithilfe des durch die Messungen gestützten Modells konnte gezeigt werden, dass die Zinkbeschichtung und der Fügespalt zwischen den Blechen einen Einfluss auf die Schmelze- und Gasströmungen haben und sich dieser Einfluss in einer Änderung der Kapillaröffnungsgeometrie äussert. Diese Erkenntnisse wurden zur Konzeptionierung, dem Aufbau und der Erprobung einer, auf der Beobachtung der Kapillaröffnung beruhenden, Prozesssteuerung zur adaptiven Einstellung des Fügespalts während des Prozesses genutzt.