MSP 2018

Question 1

Auf welche Arten können Laserstrahlen mit Materie interagieren und wovon ist die Art der
Interaktion abhängig?

Answer 1

Reflexion, Absorption, Transmission

Wellenlänge, Leistungsdichte, Winkel

Question 2

Was versteht man unter stimulierter Emission

Answer 2

Bei der stimulierten Emission wird das angeregte Atom durch ein Photon zur Emission eines
weiteren Photons stimuliert. Dieses Photon verlässt das Atom stets in die Richtung, in die auch
das stimulierende Photon läuft.

Question 3

Hat die Wellenlänge eines Lasers Einfluss auf die Strahlqualität, Begründung

Answer 3

Ja, je kürzer die Wellenlänge, desto kleiner die Spotgrösse

Question 4

Was versteht man unter Besetzungsinversion

Answer 4

Fast alle Elektronen befinden sich im angeregten Zustand

Question 5

Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Versuchsaufbau mit einem Faserlaser. Mit welchen
Parametern können Sie die Rayleighlänge beeinflussen

Answer 5

Strahldurchmesser/ Brennweite

Question 6

Was verstehen Sie unter Dispersion und wie beeinflusst sie den Durchgang ultrakurzer
Laserpulse durch optische Medien

Answer 6

Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer Wellenbewegung, Verlängerung des Laserpulses

Question 7

Welche Arten von Festkörperlasern kennen Sie? Nennen Sie mindestens 3 Vertreter

Answer 7

• Faserlaser
• Diodenlaser
• Rodlaser
• Slablaser
• Disklaser

Question 8

Warum weisen diese Lasertypen (Faser-, Scheibenlaser) typischerweise eine bessere
Strahlqualität auf als lampengepumpte Festkörperlaser

Answer 8

Vermeidung thermischer Linseneffekt durch bessere Kühlung

Question 9

In welchen Pulslängenbereichen bewegen sich typische lampengepumpte gepulste Laser/
modulierte Faserlaser, q-switch-Laser und Ultrakurzpulslaser

Answer 9

ms, ns, fs-ps

Question 10

Laserquellen haben grundsätzlich einen schlechten Wirkungsgrad. Was geschieht mit der nicht
in Photonen emittierten Energie in einer Laserquelle

Answer 10

Der Grossteil der Energie wird in Wärme umgewandelt. Deshalb müssen Laserquellen gekühlt
werden!

Question 11

Ihr Chef hat bei einem Vertreterbesuch etwas von Scheiben- und Faserlasern gehört. Er hat
nicht alles verstanden und möchte nun von Ihnen wissen, was der Unterschied zwischen den
Lasertypen ist. Erläutern Sie die Unterschiede kurz, ggf. mit Vor- und Nachteilen? Einfache
Skizzen sind erlaubt

Answer 11

Skizze Unterschiede
Scheibe aufwendiger und teurer, Laser muss in Faser eingekoppelt werden,
Faser einfach im Aufbaudeutlich mehr im Markt verbreitet als Scheibenlaser

Question 12

Welche Auswirkungen hat das Prozessgas beim Laserstrahlbrennschneiden und für welche
Materialien wird das Verfahren typischerweise angewendet

Answer 12

zusätzliche Prozessenergie durch exotherme Energie beim Verbrennen von Eisen, Reduktion
Oberflächenspannung und daher geringerer Rauhtiefe, Austreiben von Schmelze
alle Metalle, ausser Ti oder andere Refraktärmetalle

Question 13

Welche Qualitätsprobleme können beim Laserschneiden auftreten? Nennen Sie mindestens 2

Answer 13

Grat, Spritzer am Eintritt, Einzug, Riefen

Question 14

Welche Aufgabe hat das Prozessgas beim Laserschweissen

Answer 14

Oxidationsschutz, Oberflächenspannung, Wäremetransport, Metallurgie

Question 15

Wie würden Sie technologisch vorgehen, wenn Sie dünnes Aluminiumblech aus Reinaluminium
mit dem Laser schweissen müssten und mit welchen Prozessschwierigkeiten müssen Sie
rechnen

Answer 15

hohe Reflexion, keine Gefahr von Ausscheidungen daher gepulster Prozess, Anpassung
Pulsform

Question 16

Für welche Anwendungen würden Sie gepulstes Laserschneiden einsetzen. Nennen Sie 2
Beispiele

Answer 16

Präzisionsschneiden, Stents, Uhrenteile

Question 17

Mit welchen Herausforderungen rechnen Sie beim Schweissen von Kupfer? Wie reagieren Sie
darauf

Answer 17

Reflexionen, hohe Leistungsdichte, Absorption verbessern (Wellenlänge, Voroxidation,
Oberflächenrauheit verbessern)

Question 18

Für welche Art von Anwendungen eignen sich Ultrakurzpulslaser? Nennen Sie 2
Anwendungsbeispiele

Answer 18

hochpräziser Abtrag, Glasschneiden, geringe thermische Beeinflussung, Displays Mobile, Micro
fluidic Chips)

Question 19

Welche Probleme können beim Schweissen von Stählen mit höheren Kohlenstoffgehalten
auftreten

Answer 19

Härterisse wegen Martensitbildung

Question 20

Welchen Lasertyp würden Sie zum Schneiden von Polymer einsetzen. Begründen Sie Ihre
Antwort

Answer 20

CO2 oder UV wegen Wellenlänge

Question 21

Mit welchen Schwierigkeiten muss man beim Schweissen von dicken Blechen rechnen, wie sie
beispielsweise im Schiffbau oder beim Schweissen von Rohrleitungen vorkommen, und wie
kann technologisch darauf reagiert werden

Answer 21

Spaltüberbrückbarkeit, Mittelrippenproblem – Hybidschweissen, Schweissen mit ZW

Question 22

Was spielt bei einer Oberfläche eines Werkstücks neben der Wellenlänge noch eine zentrale
Rolle für die Absorption?

Answer 22

Oberflächlich, tiefe Strukturen

Question 23

Welche Strahlführungssysteme werden typischerweise für Beschriftungen eingesetzt und wie
funktionieren diese

Answer 23

Galvonometerscanner

Question 24

Welche Einflussgrössen beschreiben beim Laserschweissen die Schweissbarkeit eines Bauteils

Answer 24

Schweisseignung, Schweissmöglichkeit, Schweisssicherheit

Question 25

Aus welchen Gründen ersetzen Hochleistungsfaser- und -scheibenlaser zunehmend CO2-Laser
und lampengepumpte Nd:YAG Laser? Nennen Sie mindestens 2. Welche Gründe könnte es
geben, heute noch in ältere Lasertypen zu investieren

Answer 25

Energieeffizienz, Strahlqualität, Kühlung, FDA u. ä.

Question 26

In der Pause unterhalten Sie sich mit Ihrem Kunden und den Vertriebsleuten über
Fertigungsverfahren. Dabei fallen folgende Aussagen. Bewerten Sie die Aussagen mit richtig
oder falsch und argumentieren Sie gegenüber den Vertriebsleuten.

1. Das Laserstrahlschneiden kann für alle Werkstoffe eingesetzt werden.
2. Wir brauchen keine neuen Schutzbrillen für den neuen Faserlaser. Die alten vom CO2 Laser
   sind noch gut.
3. Laserschneiden ist nur etwas für Grossunternehmen. Für KMU ist das viel zu teuer.

Answer 26

Im Prinzip ja, hängt von der Wellenlänge ab, nicht mit jedem Laser alles

nein, unterschiedliche Wellenlängen

nein, Laser heute kostengünstig, hängt von Auslastung und Flexibilität der Aufgabe ab, im Notfall
über Jobshop

Question 27

Ihr zukünftiger Arbeitgeber ist ein grosser AutomobiIimporteur mit mehreren Filialen in der
Schweiz. Da es durch den Werkstoffmix der neuen Fahrzeugmodelle zunehmend Probleme
beim konventionellen Reparaturschweissen mit dem Gasschweissverfahren gibt, regt Ihr
zukünftiger Chef die Anschaffung einer Laseranlage für das Reparaturschweissen an. Er fordert
Ihre Meinung dazu ein. Wie würden Sie seinen Vorschlag bewerten? Begründen Sie Ihre
Aussage.

Answer 27

Laser fordert Automatisierung und fordert ein hohes Mass an Arbeitssicherheit. Daher für
Reparaturarbeiten eher nicht geeignet.

Question 28

Die Produktionskapazität Ihres Unternehmens ist ausgelastet. Insbesondere die
Laserschneidanlagen sind über Wochen ausgebucht. Wegen eines dringenden Auftrages haben
Sie die Möglichkeit, auf die Anlagen eines Nachbarunternehmens zuzugreifen. Sie kennen
ungefähr die Parameter, die für das Schneiden von Blechteilen bei Ihnen verwendet werden:
Energie 1 J, 1000 Hz, 1 ms
Der Produktionsleiter des Nachbarunternehmens weiss nur, dass sie einen gepulsten Laser
haben, der 800 W Leistung hat.
1. Wäre die mittlere Leistung des Lasers vom Nachbarunternehmens ausreichend? Wenn ja
wieso?

2. Falls nein? Welche Parameterangabe müssten Sie noch wissen, um entscheiden zu können,
   ob trotzdem geschnitten werden kann

Answer 28

nein, 1J x 1000Hz = 1000 W

Pulsleistung oder Leistungsdichte oder Pulsenergie

Question 29

Haben die Leistungsparameter alleinige Aussagekraft um eine Prozessaussage treffen zu
können, oder welche Informationen könnten noch entscheidend sein (mindestens 2)?

Answer 29

Leistungsdichte, Strahlqualität, Prozessgas ….