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Der Einsatz von laserinduzierten Schockwellen spart Werkzeugkosten

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Eine weitere Möglichkeit die Schockwellen zu nutzen, ist das Scherschneiden. Hierbei wird das Werkzeug angepasst. Durch den Einsatz der Schockwelle wird das Material an der Schneidkante der Matrize getrennt. Durch einen Gegenstempel kann verhindert werden, dass das Material in die Kavität geformt wird und die Schockwelle das Material nicht mehr an der Kante trennt. Durch eine Anpassung der Matrize können so unterschiedlichste Materialien und Geometrien geschnitten werden. Besonders bei diesem Prozess wird keine aufwändige Positionierung vom Schneidstempel zur Matrize benötigt, was sich positiv auf die Fertigungskosten auswirkt. Hierbei wurden bereits kreisrunde und rechteckige Ausschnitte in Aluminium und Kupfer erfolgreich hergestellt. Auch das Ausschneiden von Aluminium Ronden als Bauteil wurde bereits erfolgreich durchgeführt.

Darüber hinaus kann bei Verwendung von laserinduzierten Schockwellen ein mechanischer Fügeprozess für den Mikrobereich durchgeführt werden. Dabei werden die Fügepartner Formblech und Matrizenblech übereinander positioniert. Das Matrizenblech besitzt dabei eine Bohrung, welche zum Beispiel durch Laserschockschneiden hergestellt werden kann. Die Fügepartner werden zwischen dem Werkzeugboden und dem Niederhalter gespannt, wobei der Abstandshalter zwischen dem Matrizenblech und dem Werkzeugboden einen definierten Spalt einstellt. Durch das Zünden von laserinduzierten Schockwellen oberhalb des Formbleches wird dieses durch das Loch im Matrizenblech geformt. Durch die dreidimensionale Ausbreitung der Schockwelle wird das Material des Formbleches in den Spalt zwischen Matrizenblech und Werkzeugboden geformt, sodass es zur Ausbildung einer Hinterschneidung kommt. Diese Hinterschneidung bildet somit einen Formschluss zwischen Formblech und Matrizenblech.

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Mechanischer Fügeprozess für den Mikrobereich

Mit dem Verfahren lassen sich Verbindungen aus unterschiedlichen Materialien mit hoher Festigkeit für den Mikrobereich herstellen. Zugversuche zeigen, dass der Versagensmechanismus dieser Verbindung ein Scherbruch in der Fügezone ist. Dies zeigt das Potential der Verbindung, da hierbei das Material im Fügebereich optimal ausgenutzt wird.

Die hier vorgestellten Verfahren befinden sich momentan in der Grundlagenforschung. Mit Förderung der Deutschen Forschungs-Gesellschaft DFG im Projekt VO530/65-2 "Fügen durch Hochgeschwindigkeitsumformen durch laserinduzierte Schockwellen" wird am Bremer Institut für angewandte Strahltechnik BIAS die Verwendung von laserinduzierten Schockwellen im Mikrobereich genauer untersucht. Hierbei bietet der Laser, welcher in seiner Wirkung optimal und reproduzierbar gesteuert werden kann und ein hohes Maß an Flexibilität bietet, ein großserientaugliches Potenzial für die unterschiedlichen Anwendungen.

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