Beim Tapelegen und -wickeln werden sowohl die zugeführten Prepregs, d.h. mit Thermoplast vorimprägnierte Fasern, als auch das bereits abgelegte Material kurz vor dem Kontakt von beidem, z.B. durch Absorption von Diodenlaserstrahlung, aufgeschmolzen und beim Kontakt miteinander interlaminar verschweißt. Tapes aus ungefärbtem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) sind teiltransparent und besitzen grundlegend verschiedene thermische und optische Eigenschaften als Tapes aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) sowie eine wellenlängenabhängige hohe Transmission von Diodenlaserstrahlung. Aus diesen Gründen sind nicht eingefärbte GFK-Tapes nicht mit bisher entwickelten Produktionsanlagen zum diodenlaserunterstützten Tapelegen und -wickeln verarbeitbar. Langwellige CO₂-Laserstrahlung wird hingegen nahezu vollständig von ungefärbten GFK-Tapes absorbiert. Optiken zur erforderlichen Strahlformung und -homogenisierung für den Einsatz von CO₂-Laserstrahlung unterscheiden sich jedoch grundlegend von Optiken für kurzwellige Laserstrahlung.

In dieser Arbeit werden die prozesstechnologischen Verfahrensmechanismen bei der CO₂-laserunterstützten Verarbeitung von ungefärbten GFK-Tapes grundlegend untersucht. Zum einen wird untersucht, inwieweit der Einsatz langwelliger CO₂-Laserstrahlung eine qualitativ hochwertige und energieeffiziente Verarbeitung von ungefärbten endlos glasfaserverstärkten Thermoplast-Tapes begünstigt. Zum anderen werden die Auswirkungen der milchig-transparenten GFK-Tapes auf die pyrometerbasierte Temperaturmessung zum Aufbau einer Laserleistungsregelung analysiert. Abschließend wird gezeigt, dass die Verarbeitbarkeit von ungefärbten GFK-Tapes, mit Hilfe des CO₂-laserstrahlunterstützten Tapelegens und ‑wickelns, die kombinierte Verarbeitung von kohlenstoff-, glasfaser- und unverstärkten Thermoplasten trotz unterschiedlichem Emissionsgrad ermöglicht.

Im Rahmen dieser Arbeit werden die optischen und thermischen Eigenschaften von Thermoplast-GFK-Tapes ermittelt. Zudem wird die CO₂-laserinduzierte Erwärmung der GFK-Tapes wissenschaftlich untersucht. Des Weiteren werden ein experimentelles Gesamtsystem inklusive angepasster CO₂-Laser-Zoom-Homogenisator-Optik sowie die Prozessparameter zum CO₂-laserunterstützten Tapelegen und -wickeln wissenschaftlich erarbeitet. Mit Hilfe von rotationssymmetrischen sowie ebenen Test- und Demonstratorbauteilen wird das CO₂-laserunterstützte Tapelegen und -wickeln von ungefärbten Thermoplast-GFK-Tapes validiert.