Aufgabenstellung
Mit Hilfe von Pyrometern ist eine Regelung des Laserdurchstrahlschweißprozesses von Kunststoffen prinzipiell möglich. Probleme bereiten stärkere Decklagen, erhöhte Glasfasergehalte oder veränderliche optische Materialeigenschaften. Sie wirken sich als Teil des Strahlengangs und der Regelstrecke auf den Prozess, wie auch die pyrometrische Regelung aus. Für Applikationen, für die eine inlinefähiges Erkennen evtl. Schweißfehler oder enge Spezifikationen bzgl. der geforderten Schweißnahtgeometrie obligatorisch sind, ist die Pyrometrie somit nicht sinnvoll einsetzbar. Eine Alternative stellt die im Rahmen des Projekts erstmals für das geregelte Laserdurchstrahlschweißen einzusetzende optische Kohärenztomographie (OCT) dar.

Vorgehensweise
Nach einem offline durchgeführten „proof of principle“ wird ein inlinefähiges Regelsystem aufgebaut, ein fluid-dynamisches Prozessmodell geschaffen, ein entsprechendes Regelmodell abgeleitet, in geeignete Hardware überführt und der realisierte Anlagenprototyp für Kontur- und Quasisimultanschweißversuche verwendet, um die Eignung des gewählten Ansatzes unter seriennahen Bedingungen zu demonstrieren. Zu zeigen ist, dass evtl. Schweißfehler (siehe unten) sicher erkannt werden und eine Laserleistungs-, Vorschubgeschwindigkeits- und Fokuslagenregelung auf OCT-Basis möglich ist.

Ergebnisse
Nach Klärung der prinzipiellen Eignung der OCT für die Schweißnahtcharakterisierung bzw. -inspektion wurde das Messprinzip unter Verwendung der Versuchsmaterialien PE, PP, PA6 und PMMA an Proben mit Decklagen-stärken von 1 bis 3 mm und Kurzglasfasergehalten von 0 bis 30 Gew.% versuchsmethodisch untersucht (siehe unten). Auf Basis der gewonnenen Daten werden nun der erforderliche Auswertealgorithmus sowie das fluid-dynamisches Prozessmodell implementiert.