Kalte Materialbearbeitung mit sehr kurzen Laserpulsen

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VdLB Verband deutscher Laseranwender - Blechbearbeitung e.V.

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Natürlich können derartige neue und industrietaugliche Femtosekundenlaser auch zum Strukturieren von Oberflächen oder Abtragen dünner Schichten verwendet werden, wobei sie sich dort heftigerer Konkurrenz aus dem Lager der Picosekundenlaser ausgesetzt sehen als beim Schneiden. Interessanterweise besteht hier eine deutlich ausgeprägtere Werkstoffabhängigkeit des Abtragsverhaltens als im Nanosekundenbereich.

Vergleicht man das Gravieren von Edelstählen mit Femto- und Picosekundenlasern, stellt man eine um den Faktor zwei höhere Abtragsrate mit kürzeren Pulsen fest. Andere metallische Werkstoffe wie Kupfer oder Messing können dagegen wesentlich effizienter mit längeren ultrakurzen Pulsen bearbeitet werden.

Anwendungsbeispiele zum Oberflächengravieren finden sich vermehrt in der Druckindustrie, beispielsweise beim Tampondruck. Dort werden bislang fotolithografisch belichtete und geätzte Kunststoffklischees verwendet, in die über eine Rakel Farbe eingebracht und dann durch einen Gummistempel auf das Bauteil übertragen wird. Durch die Verwendung von Kunststoffen unterliegt die Druckplatte starkem Verschleiß und damit kurzer Lebensdauer.

Mit ultrakurzen Laserpulsen zu gratfreier Gravur von Druckplatten

Bestrebungen, diese Platten durch metallische Werkstoffe zu ersetzen, setzen eine absolut gratfreie Gravur voraus, um für einen gleichmäßigen Farbeintrag zu sorgen. Nachbearbeitungsfrei ist dies wiederum nur durch die Verwendung von ultrakurzen Laserpulsen möglich, wobei durch die Verwendung von Edelstahl als favorisiertem Werkstoff der Femtosekundenlaser deutliche Effizienzvorteile bietet.

Die Verbreitung ultrakurzgepulster Laser in industrielle Anwendungen wird kontinuierlich ansteigen, da bei Instituten und Firmen immer mehr Wissen zu den spezifischen Charakteristika des Materialabtrags angesammelt wird. Über größere Stückzahlen dieser Laser werden ebenfalls die Investitionskosten sinken, wodurch dann auch die Umsetzung von Applikationen mit geringerem Leidensdruck wirtschaftlich sinnvoll realisiert werden kann. Der Vorteil in der Bearbeitungsqualität im Vergleich zu konventionellen Lasern ist offensichtlich und wird zunehmend mehr Kunden von dieser Technik überzeugen.

Literatur

[1] Chichkov, B. N., C. Momma, S. Nolte, F. van Alvensleben und A. Tünnermann: Femtosecond, Picosecond and Nanosecond Laser Ablation of Solids. Appl. Phys. A 63, 1996, S. 109-115.

2] Miyamoto, I., et al.: Local Melting of Glass Material and its Application to Direct Fusion Welding by ps-Laser Pulses. LAMP Conference, Kyoto, 2006.?

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Dr.-Ing. Roland Mayerhofer ist Innovations-Manager bei der Rofin-Baasel Lasertech GmbH & Co. KG in 82319 Starnberg. Ludger Müllers ist dort Applikationsingenieur und Dieter Mairhörmann ist für den Vertrieb Medizintechnik zuständig.

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