Adaptive Fokuslagenkorrektur fasergebundener Laser-Remote-Scanner mit Linsenoptiken für hohe Laserleistungen

Diese Dissertation behandelt eine entwickelte Korrekturmethode zur Fokuslagenstabilisierung. Zur aktiven Stabilisierung der Soll-Prozessfokuslage bei der scannergeführten Laser-Remote-Bearbeitung wurden der Einfluss der Thermischen Linse und der Umgebungsgrößen auf den Fokus-Shift erforscht. Daraus abgeleitet wurde eine prozessbegleitende, adaptive und softwarebasierte Korrekturmethode mit einem auf der Matrizenoptik (ABCD-Matrizen) basierenden Fokusmodell entwickelt. Mit dem entwickelten ABCD-Fokusmodell wird die Einstellung der Soll-Prozessfokuslage gegenüber linearen Fokusmodellen verbessert. Erweitert mit einem zeitdiskreten PID-Regelkreis werden der Fokus-Shift aktiv korrigiert, die Soll-Prozessfokuslage stabilisiert und damit der Laserstrahldurchmesser an der Wirkstelle eingehalten. Ein Sensorkonzept ermöglicht die Einspeisung der prozessbegleitend gemessenen Umgebungsgrößen zur Anpassung der Korrekturalgorithmen.

Der Inhalt

• Bietet eine prozessbegleitende, adaptive und softwarebasierte Korrekturmethode zur Fokuslagenstabilisierung (Fokus-Shift)
• Enthält die Modellbildung der Thermischen Linse, Umgebungsgrößen und optischen Systeme sowie Einbindung von Sensoren
• Bietet ein ABCD-Fokusmodell zur verbesserten Einstellung der Soll-Prozessfokuslage gegenüber linearen Fokusmodellen

Der Autor Georg Cerwenka studierte Informationstechnik an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) in der Kooperation mit der Firma ARBURG GmbH + Co KG, bei der er danach als Projektingenieur tätig war. Anschließend studierte er Elektrotechnik mit den Schwerpunkten Informations-, Laser- und Lasermesstechnik an der Technischen Universität Dresden (TUD). Nach einer Tätigkeit bei der Firma Voith Engineering Services GmbH Road & Rail als Projektingenieur wechselte er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an das Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik (iLAS) der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH). Parallel war er als Projektingenieur und Key Account Manager bei der Firma LZN Laser Zentrum Nord GmbH tätig. Seit 2018 arbeitet er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT. Im Jahr 2024 promovierte er bei Herrn Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann am Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik (iLAS) der Technischen Universität Hamburg (TUHH).