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Rapid Microtooling

Projektergebnisse: 3D Konturschneiden

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Udo Löschner, Dipl.-Physiker Robby Ebert



 3D Körper aus Glas
 Hochaufgelöste Teile aus Kunststoff mit sehr guter Oberflächenqualität
 Veröffentlichungen und Dokumente



Das neu entwickelte 3D Konturschneiden (3D Lasermikroschneiden) ist ein Rapid Microtooling - Verfahren und ermöglicht die schnelle Erzeugung dreidimensionaler Körper aus transparenten Materialien durch Applikation hochintensiver Laserstrahlung. Mit Kurzpulslasern (Pulsdauern von einigen Nanosekunden) und Ultrakurzpulslasern (Pulsdauern von wenigen hundert Femtosekunden) können im Materialinnern durch nichtlineare Wechselwirkungsprozesse gezielt Materialzerstörungen in Form von Mikrodefekten eingebracht werden. Ordnet man diese Defekte entsprechend an, entstehen Schnittflächen, die das gewünschte 3D Bauteil hüllenförmig begrenzen. Die Bearbeitung erfolgt dabei schichtweise, beginnend am Boden des Bauteils aufwärts bis zur Oberseite. Nach dem Laserprozess wird das Bauteil vom Volumenmaterial separiert. Mit diesem neuartigen Verfahren lassen sich 3D Körper auch mit Hinterschneidungen aus Gläsern, wie BK7 oder Quarzglas, sowie aus für NIR-Laserstrahlung transparenten Kunststoff, wie z.B. PMMA, herstellen.

3D Körper aus Glas werden vorzugsweise mit Kurzpulslasern prozessiert, für Kunststoff ist der Ultrakurzpulslaser die geeignetere Laserquelle. Die minimal erzielbare Größe der Einzeldefekte und damit verbunden die erreichbare Auflösung des Verfahrens liegt bei Kunststoffen bei ca. 10 µm, bei Gläsern im Sub-100 µm-Bereich. Mit Hilfe von spezieller CAD-CAM Software können komplex geformte 3D Körper automatisch erzeugt werden.

3D Körper aus Glas

Kugel aus Quarzglas, Durchmesser 3 mm: Pulsenergie 540µJ, Pulsdauer 6 ns
Pyramidenstumpf aus BK7, Kantenlänge 5 mm und Höhe 7,7 mm: Pulsenergie 250 µJ, Pulsdauer 6 ns

Hochaufgelöste Teile aus Kunststoff mit sehr guter Oberflächenqualität

Kugel aus PMMA mit 3 mm Durchmesser : Pulsenergie 2 µJ, Pulsdauer 180 fs, Pulswiederholfrequenz 1 MHz Tetraeder aus PMMA mit 3x3 mm² Grundfläche: Pulsenergie 4 µJ, Pulsdauer 180 fs, Pulswiederholfrequenz 1 MHz
Komplett mit CAD-CAM-Support erzeugte komplexe Demonstrator-Struktur aus PMMA mit Hinterschneidungen und Krümmungen. Die Prozessschritte zum Erstellen der Demonstrator-Struktur (a), Erzeugung der abzuarbeitenden Schichten (b) und Generierung des Bewegungsprogramms für die Lasersteuerung (c)
Mikroskopische Detail-Aufnahmen vom Demonstrator aus PMMA (Pulsenergie 2 µJ, Pulsdauer 180 fs, Pulswiederholfrequenz 1 MHz)

Veröffentlichungen und Dokumente

 Micromachining of glass with short ns-pulses and highly repetitive fs-laser pdf-Datei 4602kB
   Mikrobearbeitung von Glas mit Kurz- und Ultrakurzpulsstrahlung
 Materialbearbeitung mit kurzen und ultrakurzen Pulsen pdf-Datei 338kB
   Überblick
 Machining of Transparent Materials with Short Pulse and Ultrashort Pulse Laser Sources pdf-Datei 847kB
   Bearbeitung von transparenten Materialien mit kurzen und ultrakurzen Pulsen
   Veröffentlichung WLT 2009, München)
 Defect Generation in Transparent Material with Ultrashort Laser Pulses pdf-Datei 387kB
   Defekterzeugung in transparenten Materialien mit ultrakurzen Pulsen (Veröffentlichung LAMP 2009, Kobe)
 Defect Generation in Transparent Material with Ultrashort Laser Pulses pdf-Datei 7922kB
   (Poster LAMP 2009, Kobe)
 Innenbearbeitung transparenter Materialien mit kurzen und ultrakurzen Pulsen pdf-Datei 5535kB
   Veröffentlichung Wiko 2009
 Short Pulse and Ultrashort Pulse Machining Inside Transparent Polymers pdf-Datei 828kB
   (Poster LPM 2010, Stuttgart)
 Short Pulse and Ultrashort Pulse Machining Inside Transparent Polymers pdf-Datei 277kB
   (Veröffentlichung LPM 2010, Stuttgart)
 Short pulse and ultrashort pulse laser processing inside polymers pdf-Datei 1220kB
   (Vortrag ISL 2010, Chemnitz)
 Laser processing inside transparent materials: dependence on pulse length and wavelength pdf-Datei 2916kB
   Laserbearbeitung in transparenten Materialien: Abhängigkeiten von Puls- und Wellenlänge
   (Veröffentlichung Photonics West 2011, San Francisco)
 Laser processing inside polymers 
   Veröffentlichung Industrial Laser Solutions 2011



Rapid Micro Tooling Unternehmen Region - Die BMBF-Innovationsinitiative für die Neuen Länder
 
 
Erstellt: 24.11.2010 18:25:23 | Letzte Änderung: 29.04.2014 17:39:06 | Autor: Dr. Udo Löschner, Sascha Klötzer
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