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Rapid Micro / Hochrate-Laserbearbeitung

Die Teilprojekte


Aufgrund des hohen Anspruches des Projektes ergibt sich eine große Komplexität bezüglich der Arbeitsziele des Vorhabens. Die Arbeitsziele sind in fünf thematisch abgegrenzte Teilaufgaben gegliedert:

  • Hochratebearbeitung mit Dauerstrich-Laser
  • Hier wird erforscht, wie sich Dauerstrich-Laserleistungen von bis zu 5 kW mit hoher Strahlgüte in den Laserprozessen Schneiden, Bohren, Schweißen und der Strukturierung von Oberflächen metallischer und keramischer Werkstoffe mit dem Ziel höchstmöglicher Bearbeitungseffizienz umsetzen lassen. Dabei liegen die Einzelstrukturgrößen, wie beispielsweise Schnittspalte, Bohrlochdurchmesser oder Grabenbreiten im Millimeter- und Mikrometerbereich. Außerdem sind Untersuchungen zur Bearbeitung größerer Flächen (m2-Bereich) geplant. Es werden im Detail folgende Prozesse untersucht:

    • 2D Hochgeschwindigkeits-Abtragschneiden
    • Hochrate-Laserbohren
    • Hochgeschwindigkeits-Laserschweißen
    • Hochrate-Oberflächenbearbeitung im Millimeter- und Mikrometerbereich

  • Hochratebearbeitung mit Femtosekundenlaser
  • Innerhalb des zweiten Teilprojektes wird der Einsatz innovativer Ultrakurzpuls-Lasertechnologien mit Laserleistungen bis zu 500 W zur Hochrate-Laserbearbeitung intensiv erforscht. Im vordergründigen Interesse der Arbeiten stehen insbesondere die Erzeugung von Mikrostrukturen in Metall und Keramik z.B. zur Modifizierung von Oberflächen (gereinigt, wasser- und schmutzabweisend, besser verarbeitbar, fälschungssicher gekennzeichnet, langlebiger, …), der ultraschnelle Abtrag von dünnen Schichten beispielsweise für die Kostenreduzierung bei Photovoltaik-Anwendungen, das schnelle Trennen von sprödharten Materialien wie Silizium für Photovoltaik- oder Mikroelektronikanwendungen oder die für mikrosystemtechnische Anwendungen sehr bedeutenden Silizium/Pyrex-Verbünde sowie die großflächige Erzeugung von Nanostrukturen ebenfalls zur Modifizierung der Oberfläche (z.B. Farbänderung durch Interferenzeffekte) jeweils unter der Maßgabe, wesentlich höhere Abtragraten und Bearbeitungsgeschwindigkeiten als bisher zu erreichen. Im Einzelnen umfassen die Untersuchungen folgende Prozesse:

    • Hochrate-Strukturierung
    • Hochratebearbeitung mit hohen mittleren Laserleistungen bis 500 W
    • Hochrate-Schichtabtrag
    • Hochrate-Trennen
    • Hochrate-Oberflächenbearbeitung im Mikro- und Nanometerbereich

  • Hochrate-Generierung
  • Als wissenschaftliches Arbeitsziel steht zunächst die tiefgründige Untersuchung des Lasermikrosinter-Prozesses zur Herstellung von 3D Mikrobauteilen aus Metall und Keramik mit gepulster Laserstrahlung hoher mittlerer Leistung unter dem Aspekt, deutlich höhere Baugeschwindigkeiten als derzeit zu erreichen, im Vordergrund. Damit soll das Verfahren zum Produktionsverfahren weiterentwickelt werden. Weiterhin sollen die ultraschnelle Schichterzeugung mit dem Laser und ergänzend auch das schnelle Verfüllen von Mikrolöchern Untersuchungsgegenstand sein - Anwendungen dafür finden sich in der Photovoltaik und der Mikrosystemtechnik. Folgende Prozesse werden erforscht:

    • Hochrate-Lasermikrosintern
    • Hochrate-Schichterzeugung mittels gedruckter Schichten oder mit Laser Induced Forward Transfer -(LIFT)-Verfahren
    • Hochrate-Verfüllen von Mikrolöchern

  • Übergreifend werden im vierten und fünften Arbeitspaket detaillierte Untersuchungen zum zu erwartenden Einfluss hoher mittlerer Laserleistungen auf die räumlichen Strahleigenschaften durchgeführt und ein Polygonspiegelscanner-Demonstrator entwickelt, der in Hard- und Software an die speziellen Anforderungen der Hochrate-Laserprozesse angepasst ist.


Rapid Micro Tooling Unternehmen Region - Die BMBF-Innovationsinitiative für die Neuen Länder
 
 
Erstellt: 24.01.2012 16:13:47 | Letzte Änderung: 25.01.2012 10:51:14 | Autor: Robby Ebert, Sascha Klötzer
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