J. Leschke
V. Hecht-Linowitzki
B. Emde
T. Hassel
J. Hermsdorf
S. Kaierle

Robustes Laserstrahlschneiden unter Wasser

DVS Congress
26.-29. September
Düsseldorf
2017
Type: Konferenzbeitrag
Abstract
Schneidarbeiten unter Wasser bilden in der Industrie ein breites Anwendungsgebiet, welche vorrangig durch Tauchfirmen durchgeführt werden. Hierfür wird hauptsächlich das Lichtbogensauerstoffschneiden aus Gründen der einfachen Handhabung verwendet. Die Schneidgeschwindigkeit dieses Verfahrens ist von verschiedenen Einflussgrößen abhängig. Einen wesentlichen Einfluss üben die Ausbildung des Tauchers und die Umgebungsbedingungen aus. Äußere Randbedingungen, wie die Strömung und Trübung des Wassers, wirken auf den Taucher und sind somit ebenfalls entscheidend für die erreichbare Schneidgeschwindigkeit, die von Tauchfirmen mit ca. 30 m/Tag angegeben wird. Das Laser Zentrum Hannover e.V. und das Institut für Werkstoffkunde der Leibniz Universität Hannover haben einen automatisierten unter Wasser arbeitenden Laserstrahlschneidprozess entwickelt, welcher zum Einen eine Produktivitätssteigerung durch höhere Schneidgeschwindigkeiten ermöglicht und zum Anderen die Gefährdung des Tauchers durch elektrischen Strom minimiert. Hierfür wurde eine Laseroptik für atmosphärische Prozesse zur Anwendung unter Wasser modifiziert und das Augenmerk auf Robustheit und Schneidgeschwindigkeit gelegt. Es konnten Trennschnitte mit einer Geschwindigkeit von bis zu 15 mm/s bei einer Blechstärke von 10 mm im Labormaßstab erreicht werden. Die Untersuchungen wurden weiterhin an bis zu 50 mm starken Blechpaketen sowie Beton hinterfüllten Blechen erfolgreich fortgeführt. Der Schneidkopf wurde im Anschluss auf einem, im Rahmen des Projektes entwickelten, unterwassertauglichen Achssystem montiert und in einem 200 m³ großen Wasserbecken eingesetzt. Dadurch konnte der automatisierte und kontinuierliche Vorschub des Laserkopfes entlang der zu schneidenden Spundwandgeometrie getestet werden. Über ein induktives Sensorsystem wurde der Abstand zwischen dem zu schneidenden Material und dem Schneidkopf eingestellt. Zur Prozessüberwachung und Qualitätssicherung wurde eine Schneid-Sensorik eingesetzt, die auf einem optoelektronischen Sensor basiert. In diesem Artikel werden die Ergebnisse der Untersuchungen der Abhängigkeit von Laserparametern wie Düsenabstand und Fokusposition, Laserleistung, Materialstärke und Schneidgasdruck vorgestellt.