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Lasermaterialbearbeitung

Kalte Materialbearbeitung mit sehr kurzen Laserpulsen

| Autor/ Redakteur: Roland Mayerhofer, Ludger Müllers und Dieter Mairhörmann / Rüdiger Kroh

Ultrakurzpulslaser werden vornehmlich zum Materialabtrag eingesetzt. Die Vorteile dieser ultrakurzen Laserpulse liegen in einer Bearbeitung ohne signifikante Wärmeeinflusszonen und Schmelzeanhaftungen. Dadurch soll ein möglichst nachbearbeitungsfreier Materialabtrag realisiert werden.

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Cool as ice: Mit Femtosekundenlasern ist eine kalte Bearbeitung möglich. Bild: Rofin
Cool as ice: Mit Femtosekundenlasern ist eine kalte Bearbeitung möglich. Bild: Rofin
( Archiv: Vogel Business Media )

Nachdem vor 15 Jahren die ersten Abtragsergebnisse mit Femtosekundenlasern vom Laser Zentrum Hannover vorgestellt wurden [1], sind diese Pionierbilder auch auf heutigen Tagungen und Kongressen ein immer wieder gern gezeigtes Beispiel für den sogenannten kalten Abtrag von Werkstoffen durch Laserstrahlung.

Frage der optimalen Pulsdauer noch nicht abschließend geklärt

Seit dieser Zeit ist die Lasertechnik entscheidend vorangekommen. Die Frage der optimalen Pulsdauer für die Bearbeitung ist jedoch noch nicht abschließend geklärt. Klar zu sein scheint, dass sie unterhalb der Relaxationszeit der zu bearbeitenden Werkstoffe liegen muss, um die thermische Beeinflussung zu minimieren.

Diese Zeitspanne, die vergeht, bis absorbierte Energie von den Elektronen an das Gitter eines Werkstoffes übertragen wird, liegt für die meisten Werkstoffe unterhalb von 10 Picosekunden. Rofin hat sowohl Pico- als auch Femtosekundenlaser in sein Produktportfolio aufgenommen, um für die unterschiedlichen Anwendungsfälle Lösungen anbieten zu können.

Die meisten Anwendungen gibt es in der abtragenden Materialbearbeitung

Neben einigen wenigen Ausnahmen, bei denen Ultrakurzpulslaser mit sehr hohen Repetitionsraten zum Verbinden von Glas [2] oder Legieren in Quasi-cw-Prozessen eingesetzt werden, besteht die überwiegende Anzahl der Anwendungen in abtragender Materialbearbeitung. Dabei kann man prinzipiell Prozesse zum Oberflächenabtrag, zur Modifikation des Volumens und zum vollständigen Schneiden von Bauteilen unterscheiden.

Die Vorteile, die man sich vom Einsatz dieser ultrakurzen Laserpulse verspricht, liegen in einer Bearbeitung ohne signifikante Wärmeeinflusszonen und Schmelzeanhaftungen. Dadurch soll ein möglichst nachbearbeitungsfreier Materialabtrag realisiert werden.

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