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Kalkulierbares Laserstrahlschneiden beim Einsatz von CALCut in Entwicklung, Anwendung und Ausbildung

Calculable laser beam cutting using CALCut during development, application and education
 
: Petring, D.

LaserOpto 32 (2000), Nr.5, S.44-49 : Ill., Lit.
ISSN: 1437-3041
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer ILT ()
laser beam cutting; process simulation; cutting front model; parameters; education software

Abstract
The success of laser beam processing within industrial manufacturing systems especially depends on the competence in application-adapted system design and parameter selection. In order to ease and to speed up the process optimization of laser beam cutting already more than 10 years ago, the development of a physical cutting model has been started. It links the subprocesses of laser beam propagation and focussing, compressible cutting gas flow and friction forces within the kerf, Fresnel absorption on the cutting front, heat conduction, phase transition to molten and vaporized state as well as the extent of melt and vapor flow in a closed formulation. This cutting model is the basis for the computer simulation program CALCut (Computer Aided laser Cutting), by means of which the three-dimensional steady state cutting front can be calculated depending on the applied technical parameters and visualized graphically together with the relevant parameters descibing the physical process and the cutting result. The reliability of CALCut, e.g. regarding the predicted cut kerf geometry and maximum cutting speed, has been tested and confirmed during the last 10 years by various cutting experiments and applications with mild steel, stainless steel and aluminum alloys.

 

Der Erfolg der trennenden Bearbeitung mit Laserstrahlung innerhalb industrieller Fertigungssysteme hängt in besonderem Maße von der sicheren Beherrschung einer anwendungsgerechten Systemauslegung und Parameterwahl ab. Zur Erleichterung und Beschleunigung der Prozessoptimierung des LaserstrahIschneidens wurde bereits vor mehr als 10 Jahren mit der Entwicklung eines physikalischen Modells des Schneidprozesses begonnen, das die Teilprozesse Laserstrahlausbreitung und -fokussierung, kompressible Schneidgasströmung und Schubspannungsübertrag in der Fuge, Fresnelabsorption an der Schneidfront, Wärmeleitung Phasenumwandlung in den schmelzflüssigen und dampfförmigen Zustand sowie die Ausprägung der Schmelz- und Dampfströmung in einer geschlossenen Formulierung verknüpft. Dieses Schneidmodell bildete die Grundlage für das Computer-Simulationsprogramm CALCut (Computer Aided Laser Cutting), das in der Lage ist, die 3-dimensionale stationäre Schneidfront als Funktion technischer Verfahrensparameter zu berechnen und zusammen mit den resultierenden Prozess- und Ergebnisparametern grafisch darzustellen. Die Zuverlässigkeit von CALCut z. B. bezüglich der vorausgesagten Geometrie der Schnittfuge und der maximalen Schneidgeschwindigkeit wurde innerhalb der letzten 10 Jahre anhand von zahlreichen Schneidversuchen und -anwendungen an Baustahl, austenitischem Stahl und Aluminiumwerkstoffen überprüft und bestätigt.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/B-63779.html