Laserbearbeitung von CFK: Mikrobohrungen

Kunststoffe wie PE, PET und PC sind aus vielen Anwendungen nicht mehr wegzudenken. Im Prototypenbau werden häufig individuell zugeschnittene Kunststofffolien benötigt. Mit gepulsten Lasern können Kunststofffolien mit beliebigen Konturen geschnitten werden. Chemische Veränderungen und Verzug können durch die gepulste Laserbearbeitung nahezu vollständig vermieden werden. Im gleichen Prozessschritt lassen sich zudem Bohrungen einbringen mit frei wählbaren Bohrdurchmessern, die je nach Foliendicke kleiner als 10 µm sein können. Neben klassischen Kunststoffen können auch Verbundwerkstoffe mit Faserverstärkung sowohl gebohrt als auch geschnitten werden. Der geringe Wärmeeintrag ist auch hier von Vorteil, sodass es zu keiner Schädigung des Faserwerkstoffes kommt.

Laserbearbeitung von Rohrglas und Flachglas

Glas kann mit Laserstrahlung kraftlos geschnitten und gebohrt werden. Ein besonderes Augenmerk muss auf die eingebrachte Wärme gelegt werden, die zu Spannungen und Rissbildung führen kann. Aus diesem Grund sollten gepulste Laser eingesetzt werden, die nahezu keine Wärme im Glas einbringen. Damit können alle gängigen Glaswerkstoffe, z.B. Kalk-Natron-Glas, Borosilikatglas, Aluminiumsilikatglas und Quarzglas bearbeitet werden. Unsere Lohnfertigung bearbeitet Flachglas, Rohrglas und Dünnglas. Dabei erzeugen wir kundenspezifische Glasdisplays durch Laserschneiden, Lab-on-a-chip Systeme durch Laserabtragen und Laserbohren von Dünnglas und Rohrglasverdampfersysteme durch das Einbringen von Mikrobohrungen in Glasrohren.

Laserschneiden von Gitterblenden, Schablonen, Masken aus Metall

Das Blechlasern ist eine Laserapplikation mit hoher industrieller Verbreitung. Typischerweise kommen CO2-Laser und cw-Faserlaser zum Einsatz. Im Dünnblechbereich mit Blechstärken unterhalb von 0,2 mm kann der Wärmeeintrag, der aus der kontinuierlichen Laserstrahlung resultiert, zum Verzug der Metallfolien führen. Beim Laserschneiden mit UKP-Lasern können filigrane Konturen mit engen Toleranzen gefertigt werden. Aufgrund des wärmearmen Prozesses kann Verzug vollständig vermieden werden. Unsere Lohnfertigung produziert im Kundenauftrag Masken, Blenden und Schablonen in einem automatisierten UKP-Laserschneidprozess.

Laserstrukturieren von Beschichtung auf Glas

Viele Produkte sind mit speziellen Beschichtungen auf der Oberfläche ausgestattet. Diese können der Einstellung bzw. Verbesserung der optischen, elektrischen, chemischen und mechanischen Oberflächeneigenschaften dienen. Die meisten Beschichtungsverfahren applizieren die Beschichtung großflächig auf dem Bauteil. Über Masken können Teilbereiche der Bauteile abgeschattet werden, um die Beschichtung selektiv vorzunehmen. Im Prototypenbau und bei Kleinserien kann die Fertigung von Masken kostspielig werden. Hier ist die Laserstrukturierung eine echte Alternative, mit der nach einer großflächigen Beschichtung einzelne Teilbereiche flexibel abgetragen werden können. Ultra-kurz-gepulste Laser erlauben zudem einen präzisen Schichtabtrag mit Linienbreiten von bis zu 5 µm, der über maskenbasierte Verfahren nicht immer realisierbar ist. Durch Anpassung der Laserparameter können organische, metallische und transparente-leitfähige Beschichtungen selektiv entfernt werden, ohne das beschichtete Bauteil zu beschädigen. Das Laserstrukturieren wird unter anderem in der Herstellung von Solarzellen und OLED erfolgreich eingesetzt. Unsere Laser-Lohnfertigung bietet das Laserstrukturieren im Unterauftrag an. Wir nutzen moderne ultra-kurz-gepulste Lasersysteme, deren Laserparameter wir an die jeweiligen Schichtsysteme anpassen können. Dies umfasst neben der Fokusoptik auch die Wellenlängenkonversion bis in den UV-Bereich, wenn die optischen Eigenschaften der Beschichtung dies erfordern.

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Laserabtragen von Metall: Erzeugen von 3D-Oberflächen

Der 3D Druck substituiert zunehmend konventionelle unflexible Fertigungsprozesse. Die subtraktive bzw. abtragende Bearbeitung hat aber weiterhin einen hohen Stellenwert. Mit gepulsten Lasern können metallische Werkstoffe, Kunststoffe, Gläser und Keramiken hochgenau und bei geringer Wärmebeeinflussung abgetragen werden. Damit lassen sich beliebige Oberflächenstrukturen mit Abmessungen im Mikrometererbeich erzeugen, da der Abtragsprozess flexibel über einen Laserscanner gesteuert wird. Eine häufige Anforderung unserer Kunden ist, eine möglichst geringe Oberflächenrauigkeit zu erzielen. An dieser Stelle zahlt sich der Einsatz von ultra-kurz-gepulsten Lasern aus, da einzelene Laserpulse lediglich Nanometerschichten entfernen. Somit kann die Endkontur hochgenau eingestellt werden. Potentielle Produkte sind Mikrofluidikbauteile, Mikrooptiken, Walzen mit Mikrovertiefungen und weitere Produkte, bei denen Oberflächenstrukturen auf den Mikrometer genau hergestellt werden.

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Mikrobohren in Keramik: Bohrdurchmesser 100 µm

Abtragen und Bohren von Keramik:

Technische Keramiken werden in unzähligen Produkten aufgrund der werkstoffspezifischen hohen Verschleißfestigkeit und chemischen Beständigkeit eingesetzt. Beim Zuschnitt von gesinterten Keramikplatten kommen das Laserschneiden und das Wasserstrahlschneiden zum Einsatz, wobei das Letztere sich für höhere Materialstärken (> 2mm) eignet und aufgrund des wärmefreien Verfahrens werkstoffunabhängig eingesetzt werden kann. Keramikplatten mit Materialstärken < 2mm lassen sich mit dem Laserschneiden wirtschaftlich auf Endkontur zuschneiden. Jedoch muss die zulässige thermische Beeinflussung der technischen Keramik werkstoffspezifisch berücksichtigt werden.
Bohrungen und Oberflächenkonturen können schleif-mechanisch im gesinterten Zustand erzeugt werden, wobei diese Prozesse sehr zeit- und verschleißintensiv sind. An dieser Stelle sollten das Laserbohren und Laserabtragen mit gepulsten Lasern als Alternativverfahren berücksichtigt werden. Je nach geforderter Genauigkeit und zulässigem Wärmeeintrag kommen gepulste Laser mit Pulsdauern im Nano- und Pikosekundenbereich zum Einsatz. Mit gepulsten Lasern lassen sich genaue Aussparungen, Taschen, Oberflächenstrukturen im µm-Bereich und Mikrobohrungen einbringen, weshalb diese Lasertypen idealerweise für finale Bearbeitungsprozesse an der gesinterten Keramik eingesetzt werden sollten. Durch die kurze Wechselwirkungszeit während eines Laserpulses können dadurch auch wärmeempfindliche Keramikwerkstoffe und Bauteilgeometrien mit filigranen Strukturen gebohrt oder hochgenau auf Endkontur abgetragen werden.

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Laserschneiden von Elektroblechen mit 0,05 mm (50 µm) Dicke

Laserschneiden von Elektroblechen:

Eine wesentliche Komponente von Elektromotoren sind Elektrobleche, die als Eisenkern den magnetischen Fluss leiten. Elektrobleche sind weichmagnetische Stahllegierungen (Fe-Si), die in Elektromotoren in der Regel stapelweise zusammengefügt werden. Mit steigender Nennfrequenz muss aufgrund von Wirbelstromverlusten die Dicke der einzelnen Elektrobleche verringert werden. Im Automotivebereich werden im Vergleich zu Industrieantrieben höhere Drehzahlen benötigt, weshalb dünne Elektrobleche mit Dicken von 0,2 -0,35 mm eingesetzt werden. Um noch effizientere Elektroantriebe herstellen zu können, wird der Einsatz von Elektroblechen mit Stärken von 0,05 – 0,1 mm diskutiert. Bei der Verabeitung dieser Blechstärke scheitern klassische Stanz- und thermische Laserschneidenverfahren. Beim Sublimationsschneiden mit ultra-kurz und kurz gepulsten Lasern können die besagten dünnen Metallfolien mit minimalen Wärmeeintrag geschnitten werden, sodass die magnetischen Eigenschaften erhalten bleiben. Zudem ist das Sublimationsschneiden mit gepulsten Lasern bei diesen Blechdicken eine wirtschaftliche Alternative zu anderen Schneidverfahren. Die photonicfab schneidet im Kundenauftrag Elektrobleche in einem automatisiertem Produktionsprozess und kann so die notwendigen Stückzahlen zu einem konkurrenzfähigen Preis anbieten.

Mehr Information zum Laserschneiden: https://photonicfab.de/prozesse/

Diffraktive Lasermarkierung auf Metall aus drei Blickwinkeln

Laserbeschriftung mit Hologramm:

In der aktuellen Fachzeitschrift Mikroproduktion 0317 berichten wir über die Laserbeschriftung mit lichtbeugenden Elementen, die als Hologramm zum Schutz vor Produktfälschungen eingesetzt werden können. In dem Anwenderbericht haben wir Pikosekundenlaser eingesetzt, die bei der richtigen Wahl der Laserparameter optische Beugungsgitter auf Bauteiloberflächen erzeugen. Die Lichtbeugung erscheint für den Betrachter als Hologramm, sowie er auf Banknoten und Identifikationsdokumenten bekannt ist. Der Vorteil der Markiertechnologie ist, dass keine Zusätze benötigt werden und dass die Markierung untrennbar vom beschrifteten Bauteil/Produkt ist. Zudem liegt innerhalb jeder Markierung eine mikroskopische Stochastik vor, die jede Markierung zu einem Unikat und somit unfälschbar macht. Gerne Markieren wir Ihre Produkte im Unterauftrag, damit Sie sich ein Bild von der Lasermarkiertechnik machen können:

Unsere Dienstleistungen

Waferbearbeitung: Strukturieren, Bohren, Schneiden

Laserstrukturieren und Laserbohren von Wafern:

Eine Vielzahl an mikrosystemtechnischen Applikationen in Forschungs- und Entwicklungsprojekten wird durch Fertigungsprozesse an Wafern gelöst. Dabei durchlaufen die Wafer unterschiedlichste Verarbeitungsschritte bis hin zum finalen Produkt. Unsere Laser Lohnfertigung unterstützt derartige Vorhaben bei der Waferbearbeitung durch den Einsatz von hochgenauen gepulsten Lasern. Dies kann z.B. der selektive Abtrag von einzelnen Schichten sein, um z.B. einzelne Strukturen des Wafers elektrisch zu isolieren oder Leiterbahnen auf dem Wafer zu schreiben. Zudem ist es mit unseren gepulsten Lasern möglich hochgenaue Mikrobohrungen (VIAS) in Wafern einzubringen oder einzelne Bereiche mit individuellem Layout aus dem Wafer auszuschneiden. Weitere Informationen zur Laserbearbeitung von Wafern finden Sie unter:

Laserdienstleistungen: Produkte & Lösungen

In Glas und Kunststoff:

Die Mikrofluidik beinhaltet das Verhalten von Flüssigkeiten und Gasen auf engen Raum bzw. feinen Kapillaren. Hierbei kommt es zu gänzlich unterschiedlichen Phänomenen als auf makroskopischen Maßstab, wo Fluide hauptsächlich von der Schwerkraft beeinflusst werden. Dieser Umstand wird in der Medizintechnik und Biotechnologie für unterschiedliche Anwendungen, z.B. in-vitro Diagnostik und der parallelisierten Medikamentenentwicklung, genutzt.

Wir können mit unseren hochpräzisen Laseranlagen mikrofluidische Kapillaren in Glas schreiben und somit gegenüber maskenbasierten Verfahren flexibel unterschiedlichste Designs erzeugen. Wir fertigen ab Stückzahl 1 hochgenaue Mikrofluidik-Systeme für Universitäten, Forschungsinstitute und Entwicklungsabteilungen und sind damit der ideale Partner bei der Entwicklung von mikrofluidischen Systemen:

Laserdienstleistungen: Produkte & Lösungen