Laser-Mikrobearbeitung

Das am meisten nachgefragte Verfahren ist das wartungsfreie Verfahren. Die Lasertechnologie kann viele dieser Anforderungen erfüllen. Deshalb hat sie in den letzten Jahren ältere Methoden der Materialbearbeitung abgelöst und die oft ineffizienten konventionellen Verfahren ersetzt.

Das ist bei der Mikrobearbeitung oder Mikromaterialbearbeitung nicht anders. Dabei geht es um die Oberflächenbehandlung von Materialien (Aktivierung), Bohren oder Gravieren. Die Oberflächenbehandlung von Materialien ist ein anderes Kapitel, aber hier geht es hauptsächlich um das Aufrauen oder Reinigen der Oberfläche mit einem Laserstrahl. Dies geschieht, um die Oberfläche für spezielle Zwecke zu nutzen, wie z.B. Absorption oder Abstoßung von Flüssigkeiten, Verwendung von Oberflächen vor dem Verkleben als Anti-Rutsch-Oberfläche, usw. Diese Methode ist effektiv, weil sie schnell ist, keine Verbrauchsmaterialien benötigt und keine Komponenten abnutzt.

Beim Laserbohren wird die hohe Spitzenenergie des Laserstrahls genutzt, um den festen Zustand des Materials direkt in einen gasförmigen Zustand umzuwandeln (Sublimation), und das Material wird verdampft. Bei dieser Methode entstehen nur minimale Grate, der Materialabfall liegt in der Größenordnung von einigen zehn Mikrometern und das Bohrlochprofil selbst ist sehr sauber. Der unbestreitbare Vorteil dieser Technologie ist ihre Genauigkeit. Eine Punktgröße von bis zu 30µm kann mit großer Präzision anvisiert werden und der Strahl weicht während des Bohrens nie von seiner Achse ab. Er kann also perfekt kreisförmige Löcher mit Mikrometerpräzision bohren.

Obwohl der Laser eine hohe Energie hat, bewegt er das Material nicht, da er es berührungslos abträgt. Der Laser ist also ein Werkzeug, das nie abstumpft. Das bedeutet, dass die mechanischen Komponenten der Maschine nicht ausgetauscht und gewartet werden müssen. Faszinierend ist auch die Bohrgeschwindigkeit, mit der zum Beispiel bei einer Materialstärke von 1 mm ein Loch von 600 µm Durchmesser in 1,2 Sekunden mit einem 70-W-Laser und in 0,7 Sekunden mit einem 100-W-Laser gebohrt werden kann.

Eine weitere interessante Anwendung der Mikrobearbeitung ist das Kantenschrumpfen oder, aus einer anderen Perspektive betrachtet, die Lasergravur. Diese Anwendung ist sehr effizient, präzise und dank der variablen Einstellung des Laserstrahls mit höchster Präzision ist es möglich, Material an sehr schwer zugänglichen Stellen zu entfernen. Vor allem dort, wo ein herkömmliches Werkzeug nicht hinkommt. Das Ergebnis der präzisen Bearbeitung kann dann mit einem speziellen Mikroskop gemessen werden, das das Gravurprofil mit Mikrometergenauigkeit erkennt. Unter Vergrößerung können wir dann die genaue Neigung der abgeschrägten Kante, die Tiefe der Gravur und die Sauberkeit der Oberfläche beobachten.

All diese Anwendungen können sowohl mit einem 20-W-Laser als auch mit einem 50- oder 70-W-Laser durchgeführt werden. Die höchste Effizienz wird jedoch mit dem neuen 100-W-Laser mit einer Frequenzmodulation von bis zu 4,16 MHz erreicht. Damit lassen sich Geschwindigkeiten erzielen, die selbst in großen Automobilunternehmen die strengsten Anforderungen an die Liniengeschwindigkeit erfüllen.

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