CO2-Laserschneiden von kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK): Optimierung durch Response Surface Methodik

Der Zweck der Forschung in diesem Buch ist das Schneiden eines 1 mm dicken kohlenstofffaserverstärkten Polymers (CFK) mit einem CO2-Laser mit niedriger Schneidgeschwindigkeit (1-2 mm/s) und Hilfsgasdruck (1-2 bar). Hauptziel dieser Forschungsarbeit ist es, die Produktionskosten für das Schneiden durch die Verwendung einer geringeren Laserleistung zu senken. Als Material für das Laserschneiden wurde ein Verbundwerkstoff aus Kohlenstofffasern (Kohlenstofffasern + Epoxidharz) mit den ursprünglichen Abmessungen 120mm×100mm×1mm verwendet. Für das Laserschneiden wurde eine CO2-Lasermaschine mit einer maximalen Laserleistung von 150 Watt verwendet. In die CFK-Bleche wurden rechteckige Schnitte von 50 mm x 40 mm geschnitten. Die Größe der Stichproben wurde nach der RSM-Methode (Response Surface Methodology) bestimmt. Zur Bestimmung der Anzahl der Experimente wurde ein faktorieller Versuchsplan verwendet. Die Anzahl der Experimente betrug nach diesem Plan acht. Die Experimente wurden nach diesem Schema durchgeführt. Die Experimente wurden unter gleichzeitiger Änderung der Prozessparameter (Laserleistung, Schneidgeschwindigkeit und Hilfsgasdruck) durchgeführt. Nach dem Laserschneiden wurde das Rasterelektronenmikroskop eingesetzt, um die Auswirkungen der Prozessparameter auf die Materialoberfläche in Form der Mikrostruktur zu untersuchen. Die Optimierung erfolgte mit Hilfe der Software MINITAB.