Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Adaptive Strahlführungen für CO2-Laseranlagen



Datum: 14.10.1997


Autor


Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. M . Geiger
  • Prof. em. Dr. rer. Nat. J. Christiansen

Ziel der Arbeit war die Entwicklung von Richtlinien für die Planung adaptiver Strahlführungen für CO2-Laseranlagen, in denen Abbildungsfehler vermieden werden können. Die Anwendbarkeit der Ergebnisse soll bei der Entwicklung und Erprobung eines Bearbeitungskopfes für die Fokusnachführung bei der räumlichen Laserstrahlbearbeitung nachgewiesen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neuartiges Verfahrens zur Charakterisierung der Strahlausbreitung in adaptiven Strahlführ-ungen entwickelt. Die Oberflächenform reflektierender Optiken wird unter realen Betriebsbedingungen in der Strahlführung einer Laseranlage durch einen Shack-Hartmann-Sensor vermessen und dient als Ausgangspunkt einer wellenoptischen Simulationsrech-nung. Anhand von grundlegenden Untersuchungen adaptiver Strahlführungen wurden Grenzen für die Parameter adaptiver Strahlführungen festgelegt. Hierzu gehören Angaben über den maximal realisierbaren Einfallswinkel und Strahlradius des Laserstrahls am Ort einer adaptiven Optik sowie Anforderungen an die Genauigkeit der Justage der Strahlführung. Die Entwicklung eines Bearbeitungskopfes für die Fokusnachführung in einer Anlage zur räumlichen Laserstrahlbearbeitung ist ein Beispiel für die Umsetzung der aufgestellten Richtlinien. Bei einer Brennweite der Fokussieroptik von 200 mm läßt sich eine Bildweitenänderung von 18 mm erreichen. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse bilden weiterhin die Grundlage für die industrielle Anwendung des Strahlweglängenausgleichs in Laseranlagen mit fliegenden Optiken.