Laserabtragen von Motorwelle

Laserabtrag von Bahnen auf Motorwelle, Material Edelstahl

Mit gepulsten Lasern können präzise Oberflächengravuren in nahezu allen Materialien bei hoher Präzision eingebracht werden. Die erzielbaren Toleranzen beim Laserabtragen mit Ultrakurzpuls Lasern betragen wenige µm. Aufgrund der gepulsten Bearbeitung ist der Wärmeeintrag minimal. Grat kann vollständig vermieden werden.

Informationen zum Laserabtragen:

  • Fertigungstoleranzen < 5 µm
  • Ra < 2 µm
  • Minimale Kanalbreite: 10 µm

In einem Kundenprojekt haben wir eine definierte Kontur in die Oberfläche einer Motorwellenstirnseite eingraviert. Hierbei war es besonders wichtig, dass die geforderte Gravurtiefe über die gesamte Oberfläche des Prototypen bei engen Toleranzen eingehalten wird.

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Definiertes Laserbohren von Ampullen und Vials

Laserbohren, Mikrobohrung in Glasampulle

Ampullen und Glasvials dürfen keine Löcher oder Fehlstellen aufweisen, damit es nicht zum Austritt oder Kontamination des Wirkstoffs kommt. Aus diesem Grund werden die Ampullen nach der Befüllung automatisiert auf Dichtheit geprüft.

Um die automatisierte Dichtheitsprüfung zu verifizieren, können mit dem Laser gezielt Mikrobohrungen in die Glasvials oder Ampullen eingebracht werden. Mit gepulsten Laser können Laserbohrungen mit Durchmessern von bis zu 5 µm unabhängig von der Wandstärke der Glasvials und Ampullen erzielt werden. Hierbei wird zuerst durch Laserabtragen die Dicke des Behältnis im Bereich der Laserbohrung großflächig reduziert, bevor die Mikrobohrung mit dem Laser eingebracht wird.

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Feinschneiden und Anfasen mit Ultrakurzpuls Laser

Lochblende Metall lasergeschnitten

Schneiden mit Ultrakurzpulslasern ermöglicht hochgenaue Konturen bei minimalem Wärmeeintrag in das Substrat. Dies vermeidet Schmelzbildung und erzeugt qualitativ hochwertige Schnitte. Durch die Anstellung der Laserstrahlung und den schichtweisen Abtrag beim Laserschneiden mit gepulsten Lasern, lassen sich rechtwinklige Kanten, als auch Fasen generieren.

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Flexible Mikroschnitte und Bohrkonturen

Laserfeinschneiden von Silizium

Mit UKP Lasern können beliebige Schnittkonturen und Bohrgeometrien in Metall, Keramik und Glas erzeugt werden. Im Vergleich zum Erodieren und dem mechanischen Bohren erlaubt die flexible Strahlführung kostengünstige Fertigung von Prototypen und Kleinserien.

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Laserstrukturieren von Schichtsystemen

Herstellen von elektrischen Leiterbahnen durch Laserstrukturieren

Alle Arten von dünnen Schichten – ITO, Gold, Platin, Aluminium, Chrom, Photolacke, PEDOT und viele andere – können mit hoher Qualität und Präzision in einem einstufigen Prozess strukturiert werden. Dies ermöglicht die Herstellung komplexer Mikrostrukturen auf beschichteten Substraten wie Glas, Keramik und Polymeren zur Herstellung von Sensoren, Druckformen, Biotech-Chips und Displays.

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Laserabtragen: Das flexible Fertigungsverfahren zur Werkzeugherstellung

Laserabtragen von Metalloberfläche

Das Laserabtragen mit UKP Lasern ermöglicht die stetige Miniaturisierung von Produkten im Bereich Medizintechnik, Sensorik und Elektronik mit Genauigkeiten im einstelligen Mikrometer-Bereich. Dabei können per Laserabtragen sowohl Metalle, Keramiken, Glas als auch Polymerwerkstoffe bearbeitet werden.

In Bezug auf die Serienfertigung von Mikrobauteilen durch Spritzguss, Stanzen und Prägen können per Laserabtragen Werkzeuge mit Strukturgrößen < 10 μm mit Oberflächenrauigkeiten < 250 nm hergestellt werden. Das Team der photonicfab fertigt Ihre Werkzeuge im Unterauftrag zu günstigen Konditionen.

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Präzises Laserschneiden von dünnen Blechen

Laserschneiden Edelstahlblech mit Stärke 0,2 mm

Das Laserschneiden von Masken und Schablonen wird hauptsächlich mit Faserlasern realisiert. Beim Schneiden dünner Bleche mit einer Stärke < 0,2 mm und wenn äußerst filigrane Konturen mit scharfkantigen Ecken gefordert sind, bieten gepulste Laser Vorteile. Durch das schichtweise schmelzfreie Abtragen der Schnittkontur entstehen weder Grat noch Verzug. Zudem lassen sich sehr feine Strukturen mit höchster Genauigkeit +/- 5 µm erzeugen.

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Funktionalisieren von Oberflächen

Oberflächenstrukturierung von Keramik

Mit ultra-kurzen Laserpulsen können Oberflächen gezielt für die geplante Anwendung eingestellt werden.
Dabei können selbstorganisierte periodische Oberflächenstrukturen zur Veränderung der optischen und chemischen Eigenschaften erzeugt werden. Mit diesen Strukturen im Bereich von wenigen Mikrometern lassen sich selbstreinigende Oberflächen und höhere Absorptionsgrade für Licht herstellen.
Durch gezielten Laserabtrag lassen sich Näpfchen und Konturen in der Oberfläche generieren mit denen z.B. Kühlschmiermittel auf Werkzeugoberflächen besser gefördert werden und somit die Lebensdauer der Werkzeuge deutlich erhöhen.

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Laserabtragen: Nano bis Piko

Laserabtragen von Glaskeramik: Nanosekundenlaserpulse und Pikosekundenlaserpulse

Filigrane Konturen lassen sich in der Oberfläche von harten Metallen oder sprödharten Werkstoffen flexibel mit gepulsten Lasern herstellen. Dabei können beliebigen Formen erstellt werden. Der schichtweise Abtrag beträgt wenige Mikrometer, welches eine hochgenaue Bearbeitung zulässt. Die berührungslose Bearbeitung ist kraftfrei mit minimaler Wärmebeeinflussung. Der thermische Eintrag und die daraus resultierende Oberflächenqualität sind dabei abhängig von der Pulsdauer des eingesetzten Lasers. Im Beitragsbild ist exemplarisch der Vergleich zwischen zwei Oberflächen dargestellt, die mit Laserabtragen generiert wurden. In dem Beispielprozess wurde in der Oberfläche einer Glaskeramik ein Quadrat abgetragen, wobei drei Zylinder ausgespart wurden. Es ist erkennbar, dass die Oberfläche, die mit dem Pikosekundenlaser generiert wurde eine weitaus geringe Rauigkeit aufweist.

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Mikrobohren in Metall

Mikrobohren in Edelstahl, Bohrdurchmesser 30 µm

Bohrungen mit Durchmessern kleiner als 100 µm, häufig als Mikrobohrungen deklariert, finden Einzug in verschiedene Anwendungen wie z.B. Einspritzdüsen, Sieben, Entlüftungen, etc. Die Anforderungen hinsichtlich Flexibilität und Qualität an die Mikrobohrung stellen konventionelle Bohrverfahren und das Erodieren vor große Herausforderungen, weshalb das Mikrobohren mit UKP-Lasern immer häufiger eingesetzt wird. Heutige Lasersysteme ermöglichen flexible Bohrraster mit einstellbaren Bohrdurchmesser und Bohrgeometrie. Die gepulste Laserstrahlung führt zu vernachlässigbarem Wärmeeintrag und verhindert Schmelzauswürfe und sonstige Ablagerungen. Die Beispielapplikation im Beitragsbild zeigt ein Raster an Mikrobohrungen mit Durchmessern von 30 µm, die in einem Edelstahlblech mit 0,5 mm Dicke eingebracht wurden.

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