In Kooperation mit dem assoziierten RWTH-Lehrstuhl für Lasertechnik LLT bietet das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, führendes Zentrum für Auftragsforschung und -entwicklung im Bereich Lasertechnik, die Möglichkeit einer Abschlussarbeit (Bachelor oder Master) in der Gruppe "Makrofügen und Schneiden" an.
Beim Laserstrahlschmelzschneiden werden ein Laserstrahl und ein koaxial zum Laserstrahl strömender Gasstrahl verwendet, um das Werkstück lokal aufzuschmelzen beziehungsweise die Schmelze aus der Schnittfuge auszutreiben. Neben der Intensitätsverteilung des Laserstrahls spielen Zustand und Dynamik der Gasströmung in der Schnittfuge eine wesentliche Rolle bei der Qualität eines Laserschnittes. Der Schneidgasstrahl strömt aus der Schneidgasdüse unter hohem Druck und erreicht bei der nachfolgenden Expansion Überschallgeschwindigkeit. In der Schnittfuge bildet sich eine charakteristische Gasströmung mit Schockwellen und eine Abfolge von über- und unterexpandierten Bereichen aus. Durch die auf die Schmelze angreifenden Kräfte beeinflusst die Gasströmung den Schmelztransport und -austrieb maßgeblich. Die Analyse der Gasströmung ist daher ein essenzieller Teil bei der Prozessoptimierung zur Minimierung der Gratanhaftung und Steigerung der Schneidqualität.
Bei der vorliegenden Arbeit wird ein Schlieren-optisches System zur Visualisierung und Analyse der Schneidgasdynamik beim Laserstrahlschmelzschneiden angewendet. Mit Hilfe der Schlieren Foto- und Videografie werden Gasdruckgradienten sichtbar gemacht und Grenzschichtablösung untersucht. Der Umfang und Schwerpunkt der Arbeit können an den persönlichen Interessen angepasst werden und beispielsweise durch CFD-Simulationen der Gasströmung ergänzt werden.
Folgende Arbeitsschritte sollen dabei systematisch bearbeitet werden:
• Einarbeitung in das Thema und Literaturrecherche
• Charakterisierung des optischen Messsystems (Messbereich, Empfindlichkeit, Auflösung)
• Qualitative Analyse der Gasdynamik und Grenzschichtanlösung in Abhängigkeit der Prozessparameter
• Zusätzlich bei einer Masterarbeit: Ausarbeitung einer Messroutine zur quantitativen Bestimmung der Strömungsparameter
• Optional: CFD Simulationen mit Ansys Fluent und Ableitung wichtiger Zustandsgrößen
Die Stelle ist bis zum Abschluss der Arbeit befristet.
Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.
Wir weisen darauf hin, dass die gewählte Berufsbezeichnung auch das dritte Geschlecht miteinbezieht.
Die Fraunhofer-Gesellschaft legt Wert auf eine geschlechtsunabhängige berufliche Gleichstellung.
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Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Dipl.-Phys. Stoyan Stoyanov
Telefon +49 0241/8906-8080
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| Kennziffer: ILT-2020-124 | Bewerbungsfrist: 31.01.2021 |
