Computersimulation des Laserstrahlschneidens für die grenzwertorientierte Entwicklung robuster Prozesse

Auf der Grundlage eines physikalischen Modells zum Laserstrahlschneiden wurde das Computersimulationsprogramm CALCut (Computer Aided Laser Cutting) entwickelt, das in der Lage ist, die dreidimensionale stationäre Schneidfront als Funktion technischer Prozessparameter zu berechnen und zusammen mit den resultierenden Prozessvariablen und Ergebnisparametern grafisch darzustellen. Das Modell verknüpft die Teilprozesse Laserstrahlausbreitung und Laserstrahlfokussierung, kompressible Schneidgasströmung und Schubspannungsübertrag sowie gegebenenfalls exotherme Reaktionsbeiträge in der Fuge, Fresnelabsorption an der Schneidfront, Wärmeleitung, Phasenumwandlung in den schmelzflüssigen und dampfförmigen Zustand und die Ausprägung der Schmelz- und Dampfströmung in einer geschlossenen Formulierung. Die Zuverlässigkeit von CALCut zum Beispiel bezüglich der vorausgesagten Geometrie der Schnittfuge und der erzielbaren Schneidgeschwindigkeit wurde inzwischen über eine Zeitraum von mehr als zehn Jahren in zahlreichen Schneidprojekten für Baustahl, nicht rostenden Edelstahl und Aluminiumwerkstoffe überprüft und bestätigt.