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Lasertechnik

FH LÜBECK

FH LÜBECK

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Patrick Le
Patrick Le

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Langue Deutsch
Catégorie Technique
Niveau Université
Crée / Actualisé 09.02.2014 / 15.03.2024
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Étudier

Tragen Sie in die Skizze die Bewegungsrichtung ein,
bei der die Empfindlichkeit auf Bewegung maximal ist.
Beschreiben Sie diese Richtung.

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  • Maximale Empfindlichkeit besteht bei einer Bewegung in Richtung der Winkelhalbierenden zwischen Beleuchtung und Betrachtung.

Beschreiben Sie unterschiedliche (3) Strahlführungen für einen CO2 Laser.

  • geführter Laser bei großflächigen Werkstoffen

  • geführte Werkstoffe bei kleinen Werkstoffen und rotationssymmetrischen Teilen

  • geführte (fliegende) Optik: mit Arm, kleine Massen werden bewegt und man erreich eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit und eine hohe Genauigkeit

Nennen Sie mindestens einen Vorteil und einen Nachteil der Ausbildung eines Plasmas beim Laserstrahlschweißen?

+ Die Absorption des Laserstrahls erhöht sich
- Es bilden sich Verbrennungs- und Detonationswellen aus

- Die Wechselwirkungszone auf dem Werkstück vergrößert sich

Nennen Sie einige Vorteile des Laserstrahlbohrens gegenüber normalem Bohren.

  • Bohrlochtiefe einstellbar und durch verschiedene Pulsbetriebe erhöhbar

  • sehr kleine und präzise Bohrlöcher

  • beliebige Lochformen sind möglich

  • Ablation von organischem Gewebe (Auge, Haut, etc.)

Nennen Sie verschiedene Formen des Laserstrahlschneidens und beschreiben Sie sie kurz.

Sublimierschneiden: Das Material wird durch die Laserenergie verdampft und durch einen Gastrom ausgetrieben.

Brennschneiden: Eine Art des Schneidens, die bei Stahl, Aluminium, Kupfer, etc. eingesetzt wird. Zusatzgas ist reiner Sauerstoff.

Schmelzschneiden: Wird bei hochlegierten Materialien verwendet (Stahl, Glas. Kunststoffe, etc.). Zusatzgas ist Ar oder N2. Ab 6bar spricht man von Hochdruckschneiden.

Nennen Sie Vor- und Nachteile des Laserstrahlschneidens gegenüber konventionellen Trennverfahren.

  • es ist möglich 3-dimensionale Konturen zu schneiden

  • es wirkt keine Kraft auf das Bauteil

  • geringer Grat

  • geringer Verzug

  • geringe thermische Belastung

Nennen Sie verschiedene Formen des Laserstrahlschweißens und beschreiben Sie sie kurz.

  • Wärmeleitungsschweißen:
    Oberfläche wird aufgeschmolzen und es entsteht eine wannenförmige Naht. Die - - Einschweißtiefe ist hierbei gering.

  • Tiefschweißen:
    Es entsteht eine Dampfkapillare (Plasma), die neben der Vielfachreflexion die Absorption erhöht

  • eine zu hohe Laserleistung reduziert durch Plasmaabsorption die Einschweißtiefe

Nennen Sie Vor- und Nachteile des Laserstrahlschweißens gegenüber konventionellen Schweißverfahren.

  • geringe Energieeinbringung WEZ sind schmaler

  • schnelle Abkühlung des Werkstoffes
    ⇒ materialabhängig kommt es zu einer Aufhärtung und es tritt keine Grobkornzone auf

  • es sind viele Werkstoffkombinationen möglich (Stahl-Alu, Stahl-Kupfer, Titanlegierungen)

  • ein einbringen von Zusatzwerkstoffen in Form von Draht oder Pulver ebenfalls möglich

a) Welche (3) Schädigungsmechanismen durch Laserstrahlung kennen Sie?
b) Nennen Sie zu jedem Schädigungsmechanismus einen passenden Lasertyp und begründen Sie Ihre Antwort.

  • Thermischer Effekt
    Nd:YAG, CO2, Ar-Laser, Infrarotlaser

  • Photochemischer Effekt
    kurzwellige Laser mit Wellenlängen unter 600nm

UV-Laser (Excimer Laser)

  • Thermoakustische Schäden (Pulslaser)
    gepulster Nd:YAG Laser, CO2

Wieso ist das Auge durch die Strahlung eines Nd:YAG Lasers viel stärker gefährdet als die Haut?

  • Das Auge fokussiert die Strahlung noch im Gegensatz zur Haut

Welche Strahlung ist bei gleicher Leistung für Ihr Auge gefährlicher: Nd:YAG oder CO2-Laser? (Begründung in einem Satz)

  • Nd:YAG ist gefährlicher, weil er bis zur Netzhaut vordringt, der CO2 Laser wird in den vorderen Schichten absorbiert

Warum wird die Strahlung eines Halbleiterlasers bei einer Betrachtung mit einer Lupe sehr viel gefährlicher?

  • divergierende Strahlen werden durch die Linse zu Parallelstrahlen, die das Auge dann auf eine kleine Fläche fokussiert

Für die Datenübertragung auf Lichtwellenleiter-Strecken werden heute die Wellenlängen 850 nm, 1300 nm und 1550 nm verwendet.

a) Welche dieser Wellenlängen ist bei gleicher Leistung für Ihr Auge gefährlicher (mit Begründung)?

  • 1550nm ungefährlichste, die Strahlung dringt nur in die vorderen Schichten vor

  • 1300nm ein Einbruch in der Transmissionskurve (kritisch)

  • 850nm ist am gefährlichsten, Lidschlussreflex funktioniert nicht mehr (Strahlung ist nicht mehr im sichtbaren Bereich)

Für die Datenübertragung auf Lichtwellenleiter-Strecken werden heute die Wellenlängen 850 nm, 1300 nm und 1550 nm verwendet.

b) Warum kann die Gefährdung des Auges bei der Betrachtung des Faserendes mit einer Lupe stark zunehmen?

  • divergierende Strahlen werden zu Parallelstrahlen, die das Auge dann auf eine kleine Fläche fokussiert

Was bedeutet die Abkürzung MZB?

  • Maximal zulässige Bestrahlung

Warum unterscheidet man zwischen MZB-Werten für das Auge und MZB-Werten für die Haut?

  • das Auge kann Lichtstrahlen selbst fokussieren

  • Strahlung auf Netzhaut meistens als irreversible Schäden anzunehmen

Was bedeutet die Abkürzung GZS?

  • Grenzwerte der zugänglichen Strahlung

Wie groß ist der GZS-Wert der Klasse 2 für sichtbares Licht?

  • 1mW im Bereich von 400-700nm

Welche 3 Zeitbasen kommen in der UV-Laserstrahlung vor und wann sind sie anzuwenden?

  • 30.000s – 8h ganzer Arbeitstag

  • 100s längere Beobachtung

  • 0,25s Lidschlussreflex

Was verstehen Sie unter Laserbereich?

Nennen Sie möglichst viele (3) Regelungen für diesen Bereich.

  • Bereich, in dem die maximal zulässige Bestrahlung des Auges (auch zufällig) überschritten wird

 

  • Ein Unternehmer sollte verhindern, dass die MZB-Werte auch bei diffuser und reflektierter Strahlung nicht überschritten werden. Ist dies dennoch der Fall, müssen geeignete Schutzmittel zu Verfügung stehen.

  • Unterweisungspflicht (mind. 1x jährlich)

  • Schutzeinrichtungen und Schutzausrüstungen sind zu benutzen

  • Bei Verdacht auf Augenschäden muss sofort der Augenarzt aufgesucht werden

Was bedeutet die Aufschrift „M 700-850 L5“ auf einer Laserschutzbrille?

  • M steht für Modengekoppelter Laser ⇒ Pulse kürzer als 10-9s

  • 700-850 gibt den Wellenlängenbereich an, in dem diese Brille die angegebene Schutzwirkung aufzeigt

  • L5 gibt die Schutzstufe an; Strahlung wird um den Faktor 105 abgeschwächt

Was sagt die Aufschrift „D 512 L3“ auf einer Laserschutzbrille?

  • D steht für den Dauerstrichbetrieb

  • 512 gibt hier die Wellenlänge von 512nm an, bei der diese Brille die angegebene Schutzwirkung zeigt

  • L3 ist die Schutzklasse der Brille; Strahlung wir um den Faktor 103 abgeschwächt

Wann benötigt eine Firma einen Laserschutzbeauftragten?

  • sobald ein Unternehmer Lasereinrichtungen der Klassen 3B und 4 betreibt, müssen Sachkundige als Laserschutzbeauftragte schriftlich bestellt werden

Wer kann zum Laserschutzbeauftragten bestellt werden bzw. welche Qualifikation benötigt er?

  • Er ist Sachkundiger, wenn er ausreichende Kenntnisse über die zum Einsatz kommenden Laser besitzt, eingehend über die Wirkung von Laserstrahlung informiert und über die Schutzmaßnahmen und Schutzvorschriften unterrichtet ist.

  • Kurse die hierzu besucht werden, müssen den Anforderungen der Berufsgenossenschaften entsprechen

Da er eine größere Messstrecke benötigt, beabsichtigt ein Mitarbeiter einen Laser der Klasse 3B auf einem Flur zu betreiben. Unter welchen Auflagen können Sie als Laserschutzbeauftragter diesem Vorhaben zustimmen?

  • Der Laserstrahl muss am Ende seines Zweckdienlichen Weges beendet werden.

  • Darf nicht durch eine Fenster nach draußen (muss also an die Wand)

  • Der Strahl darf nicht reflektiert werden

  • Es darf keine Person in den strahl hineingelangen

  • Laserstrahl nicht in Augenhöhe, tiefer oder am besten höher

Nennen Sie möglichst viele (3) Aufgaben des Laserschutzbeauftragten.

  • Überwachung und Prüfung des Betriebes von Lasereinrichtungen

  • Unterstützung des Unternehmers hinsichtlich des sicheren Betriebs und der notwendigen Schutzmaßnahmen

  • Zusammenarbeit mit den Fachkräften für Arbeitssicherheit bei der Erfüllung ihrer Aufgaben einschließlich Unterrichtung über wichtige Angelegenheiten des Laserstrahlenschutzes.

  • Überwachung der Einhaltung der Sicherheits- und Schutzmaßnahmen

  • Untersuchung von Unfällen und Einschaltung der Fachkräfte für Arbeitssicherheit

Nennen Sie möglichst viele Punkte, die ein Unternehmer vor oder bei der Inbetriebnahme eines Lasers der Klassen 3B oder 4 veranlassen muss.

  • Laserschutzbeauftragten schriftlich bestellen

  • Laserschutzeinrichtungen und -ausrüstungen zur Verfügung stellen

  • Laser schriftlich vor der 1. Benutzung anzeigen (Unfallversicherungsträger und Behörde für Unfallschutz)

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