Oberflächentechnik

Laserbearbeitung beschleunigen

| Redakteur: Beate Christmann

Versuchsaufbau an der Hochschule Münster: Auf einem Rad wird pro Untersuchung eine bestimmte Materialprobe befestigt. Sobald es sich zu drehen beginnt, kann die Probe mit bis zu 120 m/s mit einem Laser bestrahlt werden.
Versuchsaufbau an der Hochschule Münster: Auf einem Rad wird pro Untersuchung eine bestimmte Materialprobe befestigt. Sobald es sich zu drehen beginnt, kann die Probe mit bis zu 120 m/s mit einem Laser bestrahlt werden. (Bild: FH Münster)

Laserlicht kann Schmutz- oder Rostschichten von Oberflächen abtragen oder die Eigenschaften von Werkstoffen verändern. Weil sich eine derartige Bearbeitung mit Laserverfahren noch recht zeit- und kostenintensiv gestaltet, untersuchen Wissenschaftler der Fachhochschule Münster, wie sich die Prozesse beschleunigen lassen. Das Team analysiert verschiedene Materialien wie Kunststoffe, Keramik oder Silicium.

Die Fertigungsgeschwindigkeit von Produktionen zu beschleunigen, bei denen Oberflächen mit Lasereinsatz bearbeitet werden, ist das Ziel eines neuen Forschungsprojekts des Fachbereichs Physikalische Technik der Fachhochschule Münster gemeinsam mit Industriepartnern.

Eigenschaften von Werkstoffen durch Laserbearbeitung verbessern

Mit Laserstrahlung lassen sich Werkstoffe sehr unterschiedlich bearbeiten. Insbesondere Verfahren zur Oberflächenbearbeitung gewinnen an Bedeutung: Laserlicht kann nicht nur Schmutz- und Rostschichten abtragen, sondern auch gezielt Eigenschaften von Werkstoffen verbessern oder gänzlich verändern. So fügen sich zum Beispiel Implantate gut in das Knochenwachstum ein, wenn die entsprechenden Zellen besser auf der bearbeiteten Oberfläche haften können. Oder andersherum: Ein abperlender Lotuseffekt schützt viele Alltagsprodukt optimal vor Verschmutzung.

„Diese speziellen Laserverfahren sind für viele Anwendungen interessant, nur ist jede flächige Bearbeitung sehr zeit- und somit kostenintensiv. Daher erforschen wir jetzt, ob es funktioniert, diese Prozesse zu beschleunigen“, erklärt Jens Hildenhagen vom Fachbereich Physikalische Technik. Im Laserzentrum werden dafür unterschiedliche Materialien untersucht. „Von Kunststoffen über Keramik bis hin zu Silicium – mit einem Laser kann praktisch jedes Material bearbeitet werden“, sagt Hildenhagen. Er befestigt einzelne Proben an einer Scheibe, die sich bis zu 120 Mal in der Sekunde dreht.

Bis zu 30-fache Fertigungsgeschwindigkeit denkbar

Die Probe wird während der Drehungen mit einem Laserstrahl beschossen. Das Ergebnis, zu dem Hildenhagen bisher gelangt: Wenn das Laserlicht genügend Leistung besitzt, soll es auch beim 30-fachen der normal gebräuchlichen Fertigungsgeschwindigkeit sauber und effektiv obere Schichten abgetragen oder verändern können. Der Wissenschaftler kommentiert: „Auch, wenn sich unsere Ergebnisse bis jetzt nicht auf eine konkrete Anwendung beziehen, stellt eine höhere Geschwindigkeit bei gleichbleibendem Ergebnis generell einen Vorteil für den Fertigungsprozess in Unternehmen dar.“

An dem auf zwei Jahre angelegten Euregio-Projekt sind auch Praxispartner beteiligt: Paul Bant von ILT Fineworks aus den Niederlanden achtet darauf, dass die Bedürfnisse von Unternehmen bei den Forschungen ausreichend berücksichtigt werden. Zudem unterstützt Laserhersteller IPG Laser das Projekt, indem es seine leistungsstärksten Anlagen in Burbach für weitere Versuchsdurchläufe zur Verfügung stellt.

Zwischenergebnisse auf der Laser World of Photonik

Die bisherigen Ergebnisse möchte Hildenhagen auf der Laser World of Photonik, einer internationalen Messe für Lasertechnik und der zugehörigen Konferenz Lasers in Manufacturing (LIM) in München vom 26. bis 29. Juni 2017 vorstellen. „Wir schauen gerade sehr weit in die Zukunft“, macht Hildenhagen klar. Aber der Forscher betont: „Schon jetzt ist absehbar, dass es für bestimmte Anwendungen sinnvoll ist, mit höherer Geschwindigkeit zu arbeiten.“

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