LASYS 2016 Mikro-Materialbearbeitung via UKP-Laser ist auf dem Vormarsch

Redakteur: Peter Königsreuther

„Die Mikro- und Feinbearbeitung von Metallen und Polymeren steht für über die Hälfte des globalen Marktes für Laser-Materialbearbeitungssysteme“, so der Lasermarktanalyst Dr. Arnold Mayer, CEO von Optech Consulting. Deshalb wird außer der Makrobearbeitung auch das Thema Mikrobearbeitung im Fokus der LASYS 2016 stehen.

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Die Mikro-Materialbearbeitung mit Lasern, die im UKP-Bereich arbeiten, ist laut LASYS-Veranstalter auf dem Vormarsch, um viele Instanzen der konventionellen industriellen Fertigung zu durchdringen. Deshalb stellt man unter anderen auch dieses Laser-Thema auf der kommenden Veranstaltung im Mai in den Fokus.
Die Mikro-Materialbearbeitung mit Lasern, die im UKP-Bereich arbeiten, ist laut LASYS-Veranstalter auf dem Vormarsch, um viele Instanzen der konventionellen industriellen Fertigung zu durchdringen. Deshalb stellt man unter anderen auch dieses Laser-Thema auf der kommenden Veranstaltung im Mai in den Fokus.
(Bild: Messe Stuttgart)

Als einzige internationale Fachmesse widmet sie sich speziell der Laser-Materialbearbeitung und präsentiert vom 31. Mai bis 2. Juni 2016 zum fünften Mal die neuesten Laserfertigungssysteme, laserspezifischen Komponenten sowie Subsysteme auf dem Stuttgarter Messegelände.

„In den vergangenen fünf Jahren haben vor allem die Ultrakurzpulslasersysteme zu neuen fertigungstechnischen Anwendungen in der Präzisions- und Mikrobearbeitung geführt“, erläutert Dr. Siegfried Pause, Geschäftsführer des LASYS-Ausstellers LLT Applikation. Gerade bei der Mikrobearbeitung kommt es darauf an, thermische Defekte in den Randbereichen der Bearbeitungszone und damit Verformungen zu vermeiden. Deshalb setzen einige Maschinenhersteller hier immer mehr auf Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser). Bei extrem kurzen Laserpulsen, die auf das Material einwirken, entstehen nichtlineare Wechselwirkungsprozesse, die praktisch zu einem Materialabtrag ohne Wärmeeinwirkung führen, was auch als Ablation oder kalte Bearbeitung bezeichnet wird. Kleinste und filigrane Teile können gratfrei und ohne Wärmeverzug gefertigt werden.

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Schonende Bearbeitung für hart bis zart

„Mit dem Einsatz von UKP-Lasersystemen ist es erstmals möglich geworden“, so Dr. Pause weiter, „dünne Schichten etwa auf optischen Elementen mit dem Laser in sehr kleinen Dimensionen zu strukturieren, ohne jegliche Schädigung des Substrats.“ Hiervon profitieren viele Branchen wie etwa die Automobil-, Medizintechnik-, Feinmechanik-, Optik- und Elektronikindustrie, Umwelt- und Messtechnik sowie die Schmuck- und Designindustrie. Weitere Vorteile nennt Jan Wieduwilt, Branchenmanager Mikrobearbeitung bei Trumpf: „Ultrakurzpulslasersysteme bearbeiten schonend, präzise und hoch produktiv nahezu jedes Material. Sie bohren haarfeine Löcher in Metalle oder Leiterplatten, schneiden medizinische Gefäßstützen aus Polymer-Röhrchen oder bruchfeste Displaygläser für Smartphones, strukturieren Oberflächen von Dünnschicht-Solarzellen, trennen hauchdünne Kunststofffolien und bearbeiten spröde Keramikteile, ja sogar Diamanten“.

In der Medizintechnik schneiden Laser Stents, und zwar gratfrei und in kleinsten Dimensionen mit Rohrdurchmessern kleiner als 0,5 mm und Wanddicken von 0,1 mm. „Herkömmliche Nassschneidprozesse sind hier technisch nicht realisierbar“, sagt der LLT-Chef. Er erklärt weiter: "Die wirtschaftliche Fertigung von Stents in der Medizintechnik ist durch das Mikro-Laserschneiden überhaupt erst möglich geworden. Implantate können immer kleiner werden und sind in Blutgefäßen im Kopfbereich oder sogar im Auge einsetzbar.“ Der Aussteller LLT wird zu diesem Themenkomplex auf der LASYS 2016 fortschrittliche Laseranlagen präsentieren.

Gesteigerte Prozesseffizenz beim Mikrostrukturieren

Ihre Wirtschaftlichkeit beweisen Laseranlagen für die Mikrobearbeitung ferner durch die Entwicklung neuartiger optischer Elemente, genannt Diffractive Optical Elements (DOE). Hiermit sind z.B. Multibeam-Prozesse möglich, bei denen der Laserstrahl in viele Teilstrahlen aufgespalten wird. Dr. Pause erläutert: „Damit lässt sich die Prozesseffizienz bei der Mikrostrukturierung um ein Vielfaches steigern.“ Effizienzsteigerungen sind zudem bei klassischen Laserbearbeitungsverfahren, wie dem Laserschweißen, durch spezielle Strahlformungsoptiken möglich. Hierbei wird das Strahlprofil optimal auf die konkrete Bearbeitungsaufgabe angepasst. Ein weiterer Aspekt in puncto Wirtschaftlichkeit ist die Verkettung des Laserprozesses mit vor- und nachgelagerten Arbeitsschritten, die einen Fertigungsablauf für ein spezielles Produkt in der Gesamtheit wirtschaftlicher machen können. „Laserschweißen lässt sich beispielsweise perfekt in automatisierte Fertigungsabläufe integrieren. Karosseriefertigung in der Automobilindustrie ist heute ohne Laserschweißen kaum noch vorstellbar. Diese Philosophie hält zunehmend auch in der Mikrobearbeitung Einzug“, konstatiert der LLT-Chef. „Das korrosionsfreie Markieren mittels UKP-Laseranlagen, etwa von medizinischem OP-Besteck, ist ein weiteres Beispiel für Anwendungen, die überhaupt durch den Laser erst möglich geworden sind“, ergänzt Trumpf-Experte Wieduwilt. Ihm zufolge sprächen für die Wirtschaftlichkeit der laserunterstützten Mikrobearbeitung zudem das verschleißfreie Arbeiten des Lasers, die hohe Reproduzierbarkeit und die hohe Qualität der Ergebnisse.

OLED-Herstellung wird einfacher

Ein neues Feld für die Elektronikindustrie eröffnet sich Trumpf zufolge beim Laser-Lift-Off-Verfahren, beispielsweise für OLED-Displays. Gebogene starre Displays – und künftig frei biegbare – sind im Kommen, besonders für Wearables – smarte Geräte, die man beispielsweise als Brille oder Armband am Körper trägt. Dazu beschichten die Hersteller Trägerglasplatten mit Polyimid, das als Substrat für das flexible Display dient. Auf diesen Kunststoff werden organische Leuchtdioden (OLEDs) aufgebracht. Nach den Beschichtungsprozessen löst ein Laserstrahl das OLED-Display von einer Glasplatte, die es während der Beschichtung gehalten hat. Der LASYS-Aussteller Trumpf entwickelte für diesen Prozess ein neues Verfahren mittels Festkörperlaser. „Anders als die für diese Anwendung bislang üblichen Excimer-Laser ist diese Strahlquelle sehr wartungsarm, erhöht die verfügbare Betriebszeit und senkt damit Produktionskosten. Die sehr kurzen Pulse machen den Prozess hocheffizient, denn ein einzelner Puls kann eine größere Fläche bearbeiten“, fasst Trumpf-Experte Wieduwilt zusammen. Weitere Potenziale für die Lasermikrobearbeitung sieht er insbesondere bei der Funktionalisierung von Oberflächen, der Tribologie, sowie dem Bearbeiten von Zukunftswerkstoffen wie Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (KFK), besonders für den modernen Leichtbau.

Lasers in Action schließt Wissenslücken

Auf den Messeständen der rund 200 LASYS-Aussteller treffen Anwender aller Branchen die geballte Expertise für laserunterstützte Mikrobearbeitung. Zudem werden erstklassige Experten sowohl zu technischen als auch wirtschaftlichen Fragen rund um den Einsatz von Laseranlagen in der Materialbearbeitung Rede und Antwort stehen. Die starke Anwenderorientierung dieser Hightech-Ausstellung spiegelt sich etwa in der erstmalig veranstalteten „Rapid.Area“, Gemeinschaftsstand für Generative Fertigung, wider genauso wie im vielschichtigen Rahmenprogramm, unter anderem mit dem praxisorientierten Fachforum „Lasers in Action“, das die Besucher – vom Einsteiger bis zum Laser-Spezialisten – einlädt, ihren Wissensstand zu aktualisieren und zu erweitern.

MM

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