Materialbearbeitung mit ultrakurzen Laserimpulsen

Mit fortschreitender Verkürzung von Laserimpulsen werden völlig neue Möglichkeiten der Materialbearbeitung erschlossen. Es gelingt fallweise sogar, damit Werkstoffeigenschaften nach Wunsch herzustellen, oder negative Begleiterscheinungen von Fertigungsschritten zu eliminieren. Die dabei ablaufenden physikalischen Prozesse sind äußerst komplex und Einflüsse einzelner Parameter sehr schwer erfassbar. Über Simulationen lässt sich ein besseres Verständnis derartiger Prozesse erlangen und mittels Variation der Parameter deren jeweiliger Einfluss ergründen. Letztendlich erschließt man sich so ein Instrumentarium zur Steuerung und Optimierung der Abläufe.

Primäres Ziel ist die Entwicklung eines Simulationsmodells für Materialbearbeitung mit ultrakurzen Laserimpulsen. Die dabei anfallenden Datenmengen sind enorm und Kompressionsmethoden gewinnen zunehmend an Bedeutung. Bisher finden hier allgemeine Standardansätze Verwendung. Unter Berücksichtigung der speziellen Datenstruktur sollen daher im Projekt auch Ansätze für leistungsfähigere Kompressionsmethoden gefunden werden. Dabei sind insbesondere Kreativität und Einfallsreichtum der Schüler/innen gefordert.

Nach einer Einführung sowohl in die Modellierung von Prozessen und damit Erlangung eines grundlegenden Verständnisses der Struktur der anfallenden Daten als auch in grundlegende Ideen der Datenkompression wurden gemeinsam mit den Schüler/innen, insbesondere der HTL-Donaustadt, neue Ansätze entwickelt, die diese dann auch durch eine Verbindung mit den Servern der TU an Simulationen testen konnten. Ihre erfolgreiche Entwicklung konnten Sie im Rahmen einer internationalen Fachkonferenz - NUMIFORM 2016 in Troyes, Frankreich, präsentieren. Aus den erzielten Ergebnissen lassen sich Folgethemen ableiten, die eine Verbesserung und Integration der Kompressionsmethoden in die Simulationssoftware zum Ziel haben.

HIER geht es zur Internetseite des Projekts

• Hügel, Helmut: "Strahlwerkzeug Laser: Eine Einführung ISBN 978-3-519-06134-2
• Eichler, Hans Joachim, Eichler, Jürgen: "Laser - Bauformen, Strahlführung, Anwendungen"
• Dirscherl, Manfred: "Ultrakurzpulslaser - Grundlagen und Anwendungen" Funktionsweise von Lasern: LINK
• OpenFOAM, the Open Source CFD Toolbox (free software download): LINK
• OpenFOAMs User Guide (mit Einstiegbeispielen): LINK

Funktionsweise von Lasern

• Ein Video zur Einführung: LINK
• Ein Wiki der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich: LINK
• Stuart, Herbert A., Klages, Gerhard:"Kurzes Lehrbuch der Physik" ISBN 978-3-662-45732-0
• Moore, John T.: "Chemie kompakt für Dummies" ISBN 978-3-527-70718-8
• User Guide zu OpenFOAM: LINK