Development of a Framework for the Laser Forming Process: For forming of double curved geometries
Authors
Søndergaard, Martin Munk ; Madsen, Kasper Mygind
Term
4. term
Education
Publication year
2014
Submitted on
2014-06-03
Pages
79
Abstract
Laserformning former emner ved at føre en laser hen over overfladen, så kontrollerede tøjninger opstår. Dette speciale udvikler et rammeværk, der kan planlægge laserformningsprocessen, så ønskede enkel- og dobbeltkrumme geometrier opnås (dobbeltkrum betyder krumning i to retninger). Kernen er en feedback-sløjfe: Den sammenligner den aktuelle geometri med målgeometrien, beregner de nødvendige tøjninger for at komme fra den ene til den anden, og opdaterer scanplanen derefter. En skanningsbanealgoritme bestemmer, hvor banerne skal placeres. Fordi en laserbane primært inducerer kompressive tøjninger vinkelret på banens retning, orienteres banerne efter de principale tøjningsretninger og lægges vinkelret på retningen for den mindste principale tøjning. Baseret på forholdet mellem bøjnings- og plantøjninger vælges en passende formningsmekanisme for hver bane. Formningsmekanismerne er foruddefineret mht. lasereffekt og laserstrålediameter, mens skanningshastigheden bruges som styrevariabel og justeres efter de krævede tøjninger. Rammeværket itererer, indtil et stopkriterium er opfyldt, baseret på summen af absolutte fejl mellem opnået og ønsket geometri. De opnåede geometrier ligner det valgte sæt af ønskede enkel- og dobbeltkrumme geometrier og viser dermed rammeværkets potentiale. Der er dog afvigelser mellem opnået og ønsket geometri, så forbedringer er nødvendige. Rammeværket muliggør produktion af dobbeltkrumme geometrier, men der kræves yderligere arbejde for at fastlægge procesbegrænsninger og sikre, at rammeværket fungerer korrekt i en fysisk opsætning.
Laser forming shapes parts by scanning a laser across the surface to create controlled strains. This thesis develops a framework that plans the laser forming process so that desired single- and double-curved geometries are achieved (double-curved means curvature in two directions). At its core is a feedback loop: it compares the current shape with the target, computes the strains needed to get from one to the other, and updates the scan plan accordingly. A scan-path algorithm determines where to place the laser tracks. Because a laser track mainly induces compressive strains perpendicular to its direction, the paths are oriented using the principal strain directions and laid perpendicular to the direction of the minimum principal strain. Based on the ratio between bending and in-plane strains, a suitable forming mechanism is selected for each path. The forming mechanisms are predefined with respect to laser power and beam diameter, while scan speed is used as the control variable and adjusted to meet the required strains. The framework iterates until a stop criterion is met, based on the sum of absolute error between the obtained and the desired geometry. The resulting shapes resemble the intended set of single- and double-curved geometries, demonstrating the framework's potential. However, deviations remain between the obtained and the desired shapes, so improvements are needed. The framework enables the production of double-curved geometries, but further work is required to establish process limitations and to verify that it functions correctly on physical equipment.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents