Entwicklung eines Verfahrens zum Schneiden und Bohren mit einem Strahl aus teilweise oder vollständig flüssigem Kohlendioxid

Stipendiatin/Stipendiat: Lena Engelmeier

Mit einem Strahl aus teilweise oder vollständig flüssigem Kohlendioxid ist es möglich, analog zum Wasserstrahlschneiden, Trennaufgaben durchzuführen. Eine vorteilhafte Eigenschaft des Kohlendioxids gegenüber dem Wasser ist die vollständige Sublimation bei Umgebungsbedingungen. Die Werkstücke verbleiben trocken, es bedarf also keiner aufwendigen Trocknung oder Reinigung. Weiterhin erlaubt ein zweiphasiger Kohlendioxidstrahl gegenüber einem Wasserstrahl eine sehr oberflächenschonende Materialbearbeitung, welche beispielsweise die hohen Anforderungen bei der Bearbeitung von faserverstärkten Kunststoffen, wie sie im Leichtbau verwendet werden, erfüllen kann. Entgegen der Wasserstrahlschneidtechnik steht die CO2-Strahlschneidtechnik noch am Anfang ihrer Entwick-lung. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, zunächst grundlegende Untersuchungen im Hinblick auf die Erzeugung von Kohlendioxidstrahlen vorzunehmen. Dazu wird das Gas bis auf einige tausend bar verdichtet, temperiert und durch eine Düse entspannt. Der sogenannte Tripelpunkt liegt im Falle von Kohlendioxid bei 5,18 bar. Im thermodynamischen Gleichgewicht ist nur oberhalb dieses Druckes die Existenz von flüssigem CO2 möglich. Um die Vorteile eines flüssigen Strahls ausnutzen zu können, darf die Entspannung bei der Strahlerzeugung also nicht bis auf den Atmosphärendruck erfolgen.
Es werden insbesondere die thermodynamischen und strömungsmechanischen Eigenschaften des Strahls untersucht. Darüber hinaus sollen die Parameter ermittelt werden, bei denen Kohlendioxidstrahlen der jeweiligen Trennaufgabe und dem jeweiligen Material entsprechend optimale Schneidergebnisse liefern. Mit Hilfe der gewonnenen Erkenntnisse über die Eigenschaften expandierender Kohlendioxidstrahlen und der Parameterstudien soll die Entwicklung eines einsatzfähigen Prototyps einer CO2-Strahlschneidanlage ermöglicht werden.

Förderzeitraum:
30.06.2014 - 30.06.2014

Institut:
Ruhr-Universität Bochum
Lehrstuhl für Verfahrenstechnische Transportprozesse
Institut für Thermo- und Fluiddynamik

Betreuer:
Prof. Dr. Eckhard Weidner

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: www.vtp.rub.de

Kohlendioxidstrahlschneiden (Kodicut)
Kohlendioxidstrahlschneiden (Kodicut)