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Jenoptik auf der Laser - World of Photonics

Femtosekunden-Laser für präzise Mikro-Materialbearbeitung

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Anwendungsbeispiele für den Femtosekunden-Laser

Neuartige medizinische Stents aus bio-resorbierbaren Polylactiden (Bild 2) sind auf Bearbeitungsverfahren mittels fs-Laser angewiesen. Hier werden hohe Pulsspitzenleistungen benötigt, um durch nichtlineare Absorption das transparente Material überhaupt mit dem Laser bearbeiten zu können. Damit auch bei hohen Schneidgeschwindigkeiten keine thermische Materialschädigung entsteht, ist die optimale Abstimmung von Pulsfolgefrequenz und Schnittgeschwindigkeit genauso wichtig wie die Prozessstrategie. Bei der Laserwellenlänge von 1030 nm können Schnittgeschwindigkeiten von 40 mm/s in 120 µm starkem Poly-L-Lactid erreicht werden.

Für Stents aus Nitinol (Bild 3), einer Nickel-Titan-Legierung mit Formgedächtnis-Eigenschaften, werden feinste Strukturen von wenigen 10 µm in dünne Röhrchen mit 50 bis 250 µm Wandstärke geschnitten. Nitinol verliert allerdings seine speziellen Eigenschaften schon bei moderaten thermischen Belastungen. Außerdem muss gratfrei geschnitten werden, um Nacharbeiten zu vermeiden. Exzellente Ergebnisse werden auf speziellen Rohrschneidmaschinen mit fs-Lasern erzielt, mit Schnittgeschwindigkeiten von etwa 200 mm/min bei 100 µm Wandstärke.

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Laser-Anwendungen für die Fluidtechnik

Bei innovativen Fluidik-Anwendungen in der Medizintechnik (Bild 4) oder Automobiltechnik (Bilder 5a und 5b) werden Mikrolöcher und -öffnungen in Metall oder Keramik für Filter, Düsen und Kanülen gebohrt oder gefräst. Die Löcher benötigen sehr glatte und gratfreie Wände, um optimale Strömungsverhältnisse zu erhalten und Partikelanhaftung zu vermeiden. Für hohe Bohrraten bieten sich Femtosekundenlaser auf Scheibenbasis aufgrund ihrer hohen Pulsenergien an. Zusätzliche Anforderungen wie zum Beispiel spezielle Loch-Geometrien mit negativen, positiven oder 0°-Taper-Winkeln werden durch spezielle Trepannieroptiken oder 3D-Scanköpfe für Hochpräzisionsanwendungen ermöglicht.

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