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Rapid Microtooling

Projektergebnisse: Micro Cladding

Ansprechpartner: Dipl.-Ing.(FH) Sascha Klötzer, Dipl.-Physiker Robby Ebert




Micro Cladding (Mikropulver­auftragschweißen, Micro Laser Cladding) ist eine Modi­fikation des klassischen Laserauftrag­schweißens zum flexiblen Generieren von Mikro­strukturen auf beliebig gekrümmten Ober­flächen.

Durch die erstmalige Verwendung eines gepulsten Faserlasers und eine Scanners mit hoher Ablenk­geschwindigkeit kann die Laserstrahl­energie auch im Mikro­bereich lokal begrenzt eingebracht werden. Dies verhindert, dass sich ein globales Schmelz­bad ausbildet. Es gibt auch keine nennens­werte thermische Beein­flussung des Träger­materials. Dadurch lassen sich Strukturen erzeugen, deren laterale Auflösung in erster Linie von der Fokus­größe des Lasers abhängig ist. So sind mit einem Fokusdurchmesser (86%) von 50µm Struktur­breiten von ebenfalls ca. 50 µm bei einem Aspekt­verhältnis von über 1:20 realisiert worden. Eine weitere Skalierung des Verfahrens bis zu Struktur­größen < 30µm bedarf lediglich einer Modifizierung des Scanners. Durch die Verknüpfung mit einem Roboter zur Positionierung können auch größere Flächen bearbeitet werden.

Anwendungen des Rapid Micro - Verfahrens liegen in der Mikroverbindungs­technik, z.B. für die Mikrosystem­technik, im großflächigen Auf­bringen von Mikro­strukturen zur Erzeugung von Funktions­oberflächen, in der Reparatur und Maß­korrektor von Mikro­teilen sowie im Rapid Micro­tooling von geeigneten Strukturen.

Generieren einer dünnen Wand aus Cr-Ni-Mo-Stahl. Der gepulste Laserstrahl bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von ca. 1m/s über die Probenoberfäche und schmilzt lokal begrenzt die Partikel des leicht fokussierten Pulverstrahls auf.




Beispiele

Querschliff einer Mikrowand generiert mit einer Pulswiederholrate von f=25kHz und einem Fokusdurchmesser von d0(86)=50µm; Scan-Wiederholungen: 3100; Abmessung der Wand: b=51µm, h=1295µm, l=2000 µm
Probe mit verschiedenen Mikrowänden aus Edelstahl (1.4404, d50 = 7 µm) von ca. 5 mm Länge.
Detailansicht: Mikrowand im Querschliff mit extremem Aspektverhältnis von 1:27 (Länge 2mm, Bauzeit 11s)
Konturscharfe Mikropyramide
Quader mit Bauhöhe 7mm
2,5 D Mikrostruktur (mit Laserstrahlung geglättet)




Veröffentlichungen und Dokumente

 Micro-Cladding using a pulsed fibre laser and scanner pdf-Datei 1791kB
   Veröffentlichung zur LPM2010 in Stuttgart
 Micro-Cladding using a pulsed fibre laser and scanner pdf-Datei 596kB
   Poster zur LPM2010 in Stuttgart
 Micro-Cladding mit gepulstem Faserlaser pdf-Datei 2419kB
   Veröffentlichung zur WIKO 2009 in Mittweida
 Micro-Cladding mit gepulstem Faserlaser pdf-Datei 551kB
   Vortrag zur WIKO 2009 in Mittweida
 Micro Cladding mit gepulstem Faserlaser pdf-Datei 649kB
   Erste Ergebnisse zu einem neuartigen verfahren



Rapid Micro Tooling Unternehmen Region - Die BMBF-Innovationsinitiative für die Neuen Länder
 
 
Erstellt: 23.11.2010 09:26:13 | Letzte Änderung: 07.04.2011 09:23:59 | Autor: Sascha Klötzer, Robby Ebert
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