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| Abstract No.: |
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Scheduled at:
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Thursday, September 14, 2023, Mailand 9:30 AM
Aktuelle Ergebnisse aus der Forschung
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Masterthesis: Untersuchungen zum Laserstrahlschweißen für das Generieren von Mikrokanalstrukturen aus metallischen Foliensubstraten in Layerbauweise
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| Authors: |
Tim Bernd Eßbach* / TU Chemnitz
Institut für Füge- und Montagetechnik
Professur Schweißtechnik, Deutschland
Holger Letsch / TU Chemnitz, Institut für Füge- und Montagetechnik, Deutschland
Jonas Hensel/ TU Chemnitz, Institut für Füge- und Montagetechnik, Deutschland
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| Abstract: |
Die Miniaturisierung in unterschiedlichen Branchen der Industrie forciert auch die Nachfrage nach Bauteilen mit Mikrokanalstrukturen. Hierzu zählen Baugruppen und Apparate aus den Bereichen der Wärmeübertragung sowie chemische oder physikalische Reaktoren. Durch das verbesserte Kanaloberfläche zu Bauteilvolumen Verhältnis können sowohl exotherme Prozesse effizienter realisiert, als auch der Wärmeübergang bei gleichem Bauteilvolumen gesteigert werden. Um der beschleunigten Prototypenfertigung gerecht zu werden, sollen die Kanalstrukturen durch das mehrlagige Schichten laserstrukturierter Folien generiert werden. Dabei orientiert sich das Verfahren an der LOM-Fertigungstechnik. Durch die Verwendung metallischer Foliensubstrate aus rost- und säurebeständigen Stählen, können hohe thermische, sowie korrosive Anforderungen erfüllt werden. Um verschiedene Geometrien flexibel abbilden zu können, wurden Strahlverfahren zum Trennen von Folien in einem Dickenbereich von 50 µm bis 100 µm untersucht, unteranderem das Wasserstrahlabrasivschneiden sowie das Laserstrahlschneiden. Um den mehrlagigen Stapelaufbau zu fügen, kam ein Laserschweißsystem mit Festoptik in Verbindung mit einem Single Mode Faserlaser zu Einsatz. Durch die Verwendung strahlbasierter Fügeverfahren können hohe Aspektverhältnisse der Schweißnähte erreicht werden, wodurch eine Erhöhung der Kanalanzahl pro Bauteilquerschnitt ermöglicht wird. Im Rahmen der Untersuchungen wurden Aspekte zur Handhabung sowie zum Fügen mehrschnittiger Laserstrahlschweißverbindungen charakterisiert. Zentraler Bestandteil der Untersuchungen waren das Zuführen von Schutzgas, der Aufbau und das Spannen des Folienstapels sowie die Bestimmung der Einflüsse auf den Schweißprozess. Ebenso wurde der Einfluss unterschiedlicher Substratdicken einzelner Lagen auf die Einschweißtiefe ermittelt. Durch die zusätzliche Verwendung von Deckschichten größerer Foliendicke konnten final Medienanschlüsse implementiert werden, wodurch sich abschließend Demonstratoren realisieren ließen, welche einen bauteilnahen Dichtheitstest erfolgreich durchliefen.
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