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CO2-laserunterstütztes Tapelege-/ Wickelverfahren zur Verarbeitung von ungefärbten, endlos glasfaserverstärkten Thermoplast-Tapes

ISBN: 978-3-86359-273-8

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Kurzübersicht

Zu Beginn werden die Mechanismen bei der CO2-laserinduzierten Erwärmung von teiltransparenten Tapes aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) wissenschaftlich analysiert. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden sowohl ein experimentelles Gesamtsystem inklusive CO2-Laserstrahlformungs- und Homogenisierungsoptik als auch die zugehörige Prozesstechnologie zum CO2-laserunterstützten Tapelegen und -wickeln wissenschaftlich erarbeitet. Zur Validierung werden GFK-Demonstratoren hergestellt und getestet.

CO2-laserunterstütztes Tapelege-/ Wickelverfahren zur Verarbeitung von ungefärbten, endlos glasfaserverstärkten Thermoplast-Tapes

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Details

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.

Zusatzinformation

Autor Stimpfl, Joffrey
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-273-8
Gewicht 0.262 kg
Erscheinungsdatum 09.01.2015
Lieferzeit 3-4 Tage
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