Laserpolieren Optik und Werkzeugbau profitieren vom Laserpolieren und -entgraten!

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Fraunhofer-Institut für Lasertechnik

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Das Fraunhofer-ILT hat in Aachen die 4th Conference on Laser Polishing virtuell abgehalten – mit Erfolg und 70 beteiligten Experten. Hier ein interessanter Überblick, was damit geht...

Im Jahr 2014 startete das Fraunhofer ILT die erste „Conference on Laser Polishing – LaP“ zum internationalen Austausch von Forschungsergebnissen. Seitdem hat sich das Event unter Dr. Edgar Willenborg, Leiter des Fraunhofer-ILT-Forschungsteams für laserbasiertes Entgraten und Polieren, zu einem gut besuchten, globalen Laserpolier-Experten-Magnet entwickelt. In diesem Jahr wohnten die Teilnehmer aus den USA, Kanada, China, Europa und anderen Teilen der Welt, der „4th Conference on Laser Polishing – LaP 2020“, coronabedingt erstmals virtuell der Veranstaltung bei. Im Mittelpunkt derselben stand das laserbasierte Entgraten und Polieren, was unter anderem zu einer spannenden Reise zu taumelnden Lasern, High-Speed-Überwachungsmöglichkeiten mit KI-Unterstützung und zur 9-Achs-Simultanbearbeitung führte. Nach Meinung aller, habe auch die zwangsläufig virtuelle Veranstaltung bestens geklappt...

Gepulster und ungepulster Laser strukturieren Schmelzeoberflächen

Die Vorträge auf der ersten Online-Konferenz startete Dr. Dr. André Temmler, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung für Maschinenbau an der Tsinghua Universität, Peking. Der frühere Fraunhofer ILT-Projektleiter demonstrierte sowohl High-Speed-Aufnahmen vom Laserumschmelzen in brillanter Qualität als auch einen neuen hybriden Laserprozess mit dem Schmelze strukturiert werden kann. Dabei erzeugt ein CW-Laser (Continuous Wave - ein Dauerstrich-, also nicht gepulster Laser, mit Fokus 560 μm) ein Schmelzbad und ein zweiter, allerdings gepulster Laser (Fokus 17 μm) entfernt und verformt die Schmelzbadoberfläche gezielt durch den wirkenden Dampfdruck.

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Spannend zu hören, waren aber auch seine Berichte zu Experimenten mit dem Standardprozess, wobei im Mittelpunkt das Laserpolieren von Werkzeugstahl H11 stand. Unter Laborbedingungen sind nämlich Rauheiten von Ra 0,05 μm möglich. Den Schlüssel dazu schmiedet die richtige Wahl der Verfahrensparameter und des Schutzgases.

Optimierte Lichtbündelung durch Laserumschmelzen

Wie sich kompliziert geformte Oberflächenstrukturen von Werkzeugen für PMMA-Scheinwerfer (Acryl- oder geläufiger Plexiglas) gezielt mit dem Laser maßschneidern lassen, erläuterte Dr. Evgueni V. Bordatchev, Teamleiter am National Research Council of Canada in London (Ontario). Ein deutsch-kanadisches Gemeinschaftsprojekt kümmerte sich ums Modifizieren des Laserumschmelzprozesses als Alternative zum bisherigen Strukturieren mithilfe von Diamantwerkzeugen. Zusammen mit dem Fraunhofer-ILT und der RWTH Aachen University gelang es im Zuge dessen, mit einem 100-W-Laser Werkzeugeinsätze aus dem Werkstoff 1.2343 so zu bearbeiten, dass sich eine ausreichend homogene Lichtverteilung und Auskoppeleffizienz einstellte.

Auch für die Diamantwerkzeug-Bearbeitung gut

Das Laserpolieren von Metalloberflächen, die mit Diamantwerkzeugen ultrapräzise bearbeitet wurden, behandelte Dr. Hemmo Touvinen von der North Karelia University of Applied Sciences aus Joensuu in Finnland (University of Eastern Finland). Er berichtete über Untersuchungen an chemisch abgeschiedenem Nickel, die ergaben, dass sich vom Diamantwerkzeug verursachte periodische Strukturen am besten mit Nd:YAG-Lasern (Wellenlänge 1064 nm) bei Pulsdauern von 7 ns beseitigen lassen. Die Oberflächenrauheit erhöhte sich allerdings auf 40 nm.

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