Die Wärmevor- und Nachbehandlung von Bauteilen sind, insbesondere bei der Elektronenstrahlbearbeitung, bereits heute gängige Arbeitsschritte. Die hierzu erforderliche Wärmeführung muss derzeit allerdings noch in zeit- und kostenintensiven Versuchsreihen für den jeweiligen Anwendungsfall empirisch ermittelt werden. Die Bestimmung des benötigten Wärmeflusses und der zugehörigen Oberflächentemperaturverteilung ist mit heutigen Simulationsmodellen bereits möglich. Es fehlt jedoch derzeit die Möglichkeit, diese aus der Simulation gewonnenen Temperaturfelder bei der Elektronen- und Laserstrahlbearbeitung über einen geregelten Bearbeitungsprozess auf das Werkstück zu übertragen. Hierfür ist es erforderlich, die Ist-Temperaturverteilung auf der Bauteiloberfläche während der Bearbeitung absolut genau bestimmen zu können. Diese Ist-Temperaturverteilung ist ein wichtiger Baustein für den Regelkreis und somit ein Schlüsselelement für die Umsetzung einer temperaturgeregelten Prozessführung.
Das IFSW nimmt sich gemeinsam mit dem Institut für Schweiß- und Fügetechnik (ISF) der RWTH Aachen dieser Problematik an, im Rahmen des AiF-Projekts „Zeitlich und örtlich geregelte Temperaturfelder bei der Materialbearbeitung mit dem Elektronenstrahl und Laserstrahl“ (StrahlClosedLoop). Das Projektziel ist ein Verfahren zur zeitlichen und örtlichen Einstell- und Regelungsmöglichkeit von Temperaturzyklen im Bauteil bei der Elektronenstrahl- und der Laserstrahlbearbeitung, nach Vorgaben aus einer numerischen Temperatursimulation. Damit sollen sich Wärmebehandlungen und Oberflächenveredelungen unmittelbar an den werkstoffspezifisch optimalen Temperaturzyklen orientieren können und ohne Einrichtversuche am Bauteil platziert werden.
Die Aufgabe des IFSW innerhalb des Projekts liegt in der absolut genauen Bestimmung der vorliegenden Ist-Temperaturverteilung auf der Bauteiloberfläche mittels Strahlungstemperaturmessung. Der Projektpartner ISF aus Aachen übernimmt die Konzeptionierung und Entwicklung des Regelkreises.
Kontakt: Michael Jarwitz
