Zeitlich und örtlich geregelte Temperaturfelder bei der Werkstoffbearbeitung mit dem Elektronenstrahl und dem Laserstrahl

Im hier vorgestellten Forschungsvorhaben [1] wurde ein Verfahren zur zeitlich und örtlich temperaturgeregelten Prozessführung bei der Elektronenund Laserstrahlbearbeitung entwickelt. Mithilfe eines solchen Verfahrens lassen sich erforderliche Wärmeführungen, beispielsweise für die Wärmebehandlung von Bauteilen, direkt am Werkstück umsetzen, indem die aus numerischen Temperaturfeldsimulationen erhaltenen Vorgabetemperaturfelder an der Bauteiloberfläche durch eine temperaturgeregelte Prozessführung eingestellt werden. Die Entwicklung eines solchen Verfahrens umfasste die Konzeption des Regelkreises und der Regelstrategie sowie die Konstruktion einer modular aufgebauten Abbildungsoptik für die zeitlich und örtlich aufgelöste Erfassung der Ist-Temperatur der Werkstückoberfläche nach dem Prinzip der Quotientenpyrometrie. Des Weiteren wurde die Software für die Umsetzung der Regelstrategie inklusive Auswertung der aktuellen Ist-Temperaturverteilung und Berechnung und Ausgabe der erforderlichen Stellgrößen entwickelt. Abschließend wurde die Umsetzung des entwickelten Verfahrens für eine beispielhafte Vorgabetemperaturverteilung bei der Elektronenstrahlbearbeitung erfolgreich demonstriert.