Laserbearbeitung

Laser als Multistrahler bohrt hochpräzise Mikrolöcher

28.03.2019 | Redakteur: Peter Königsreuther

Sie brauchen ein System, das viele Löcher mit Durchmessern unter 1 µm exakt und wirtschaftlich in Metallen herstellen kann? Dann lesen Sie, was die neueste Generation in Sachen Ultrakurzpuls-Prozesstechnik des Fraunhofer-ILT alles kann.

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12.000 Bohrungen pro Sekunde mit 1 µm Durchmesser – das klappt mit der Ultrakurzpuls-Lasertechnik. Mikrofilter mit winzigsten Lochgröße werden so wirtschaftlicher machbar, wie die Experten des Fraunhofer-ILT aus Aachen erklären.
(Bild: ILT / V. Lannert)

Ultrakurzpulslaser (UKPL) mit Pulsdauern im Pikosekunden- und Femtosekundenbereich haben nach Aussage der Forscher vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT einen wahren Siegeszug angetreten. Denn mehrere prozesstechnische Innovationen haben dem industriellen Einsatz von UKP-Laserprozessen den Weg gebahnt, etwa für Anwendungen im Bereich der Consumerelektronik. Inzwischen sind schon Multi-100-W-UKP-Laser verfügbar, die, wie es weiter heißt, eine signifikante Skalierung der bisherig machbaren Prozesse ermöglichen. Mehr Informationen zu den neusten Trends und Gesprächsmöglichkeiten mit den Experten aus Industrie und Forschung bietet der „5. UKP-Workshop: Ultrafast Laser Technology“ vom 10. bis 11. April 2019 in Aachen: Mehr zum Workshop

Auf die Energieverteilung kommt es an

Die aktuelle Herausforderung ist es, neue Strahlführungs- und Prozesskonzepte zu entwickeln, um die großen mittleren Leistungen auf der Werkstückoberfläche zu verteilen. Die wesentliche Limitierung stecke jetzt in der Prozesstechnik: Lasersysteme mit hohen Repetitionsraten verlangen Scanner mit Geschwindigkeiten bis 1000 m/s, Lasersysteme mit hoher Pulsenergie erfordern neue Konzepte der Strahlteilung und -formung zur Verteilung der Energie, so die Forscher. „Es geht darum, wie wir die PS auf die Straße bringen“, fasste Dr. Arnold Gillner, der Organisator des „5. UKP-Workshop: Ultrafast Laser Technology“ in Aachen, die Problematik schon im vergangenen Jahr zusammen.

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Um die Effekte beim Mikrobohren per UKP-Multistrahl besser zu verstehen, simulieren die ILT-Forscher etwa die dabei auftretende Thermik.

Elektronenmikroskopische Aufnahme von vier Bohrungen mit einem Austrittsdurchmesser von 1 µm mit 10 µm Abstand zueinander, eingearbeitet in eine 10 µm dicken Edelstahlfolie.

Eine Möglichkeit, um die Pulsenergie besser zu nutzen, ist das sogenannte Multistrahlkonzept bei dem ein Laserstrahl in viele Teilstrahlen gesplittet wird. Am ILT arbeite schon seit rund sieben Jahren ein Team daran. Inzwischen können die Experten mit diffraktiven optischen Elementen (DOE) mehr als 200 Teilstrahlen gezielt in der Mikro- und Nanostrukturierung einsetzen, die eine Präzision im Submikrometer-Bereich erreichen, wie es heißt.

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