Entwicklung einer rotierenden Bearbeitungsoptik zur Lasermikrobearbeitung

Kommerziell erhältliche sowie in der Literatur beschriebene Lasermaterialbearbeitungssysteme unterscheiden sich deutlich in Größe, Gewicht, Flexibilität und optischem Aufbau von der hier vorgestellten Bearbeitungsoptik. Die bisherigen Bearbeitungsmodule lassen sich nur schwer in die standardmäßige Anlagentechnik integrieren. Aufgrund ihrer Größe und ihrem Gewicht müssen sie speziell angepasst werden. Mit der vorliegenden Arbeit wird ein System beschrieben, welches mit Blick auf einen großen Anwenderkreis konzipiert wurde. Die geometrischen Abmessungen sowie das Gewicht können in die Dimensionen heutiger Scannersysteme eingeordnet werden. Somit ist das Einwechseln in standardmäßige Bearbeitungsmaschinen problemlos möglich. Die Flexibilität der Fokussieroptik überspannt ein weites Parameterfeld und lässt ein breites Applikationsspektrum zu. Bei der Bearbeitung transparenter Werkstoffe konnten unter der Verwendung der hier vorgestellten Bearbeitungsoptik neue schonende Verfahren vorgestellt werden. Durch die gleich-mäßige Verteilung der Einzelpulse ist es möglich, nahezu beliebige Aspektverhältnisse bei Durchmessern von über 300 µm in transparente Werkstoffe einzubringen. Ebenso wird ge-zeigt, dass dieses Verfahren die Bearbeitung von Freiformkonturen in Werkstücke nahezu jeder Stärke gestattet. Zylindrische Bohrungen mit Durchmessern von ca. 100 µm werden mit einem Aspektverhältnis von 1:10 in bisher nicht gekannter Qualität hergestellt. Ein- und Austrittsseite sind frei von Ausmuschelung und Rissbildung. Der Bohrkanal selbst weist eine glatte und homogene Wandstruktur auf. Das Wendelbohren erhöht die Qualität der Bohrung deutlich, was für keramische Materialien ebenso zutrifft wie für die metallischen Werkstoffe. Der Schmelzanteil keramischer Werkstoffe ist deutlich kleiner, führt jedoch ebenso wie bei den metallischen Werkstoffen zu einer Qualitätserhöhung im Bohrwandbereich. Gerade dem Temperaturschock bei empfindlichen glasartigen, kristallinen und keramischen Werkstoffen kommt diese Art der Bearbeitung entgegen, da der Wärmeeintrag nicht wie beim Perkussionsbohren auf eine Stelle konzentriert, sondern über die Bearbeitungsbahn verteilt wird. Präzision und Geometrie der Strukturen keramischer Werkstoffe unterscheiden sich nicht von dem bei metallischen Werkstoffen. Im Vergleich zum Perkussionsbohren ist die Wärmeeinflusszone deutlich geringer und der Materialauswurf im Ein- und Austrittsbereich vernachlässigbar klein. Die hier vorgestellte Technologie bietet für die Fertigung eine Reihe von unschlagbaren Vor-teilen, was Bearbeitungszyklen, Qualität und Formgebung angeht, die mit konventionellen Verfahren, nur sehr schwer oder gar nicht realisiert werden können. Technisch eröffnet dies bei der Entwicklung von Produkten neue Möglichkeiten, die sowohl die Gestaltungsfreiheit wie auch Effizienz erhöhen und dadurch letztendlich auch zur Einsparung von Kosten führt.

Author dc:creator

• Müller, Norbert

Advisor dc:contributor.advisor

• Lehr, Heinz

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-33204
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3020

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/3317