Feinschneiden
Exakte Schnittkanten bei minimalem Wärmeeintrag
Schneiden mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung
Beim Feinschneiden mit Ultrakurzpuls-Lasern wird das Material im Schnittspalt verdampft mit minimalem Wärmeeintrag in das umgebende Material. Dadurch wird die Ausbildung von Schmelze vermieden und es entstehen qualitativ hochwertige Schnitte. Durch Anstellen des Laserstrahls während des Bearbeitungsprozesses sind rechtwinklige Schnittkanten realisierbar.
Die Vorteile des Feinschneidens mit dem UKP-Laser sind:
Perfekte Schnittqualität
dank minimalem Wärmeeintrag und Vermeidung von Oxidation bei Einsatz eines Prozessgases.
Rechtwinklige Schnittkanten möglich bei Einsatz einer Trepanieroptik.
Schneiden dünner und wärmeempfindlicher Materialien wie beispielsweise dünnen Folien (< 20 µm) oder Verbundwerkstoffen möglich.
Rechtwinklige Schnittkanten möglich bei Einsatz einer Trepanieroptik.
Schneiden dünner und wärmeempfindlicher Materialien wie beispielsweise dünnen Folien (< 20 µm) oder Verbundwerkstoffen möglich.
Feinschneiden ─ bearbeitbare Materialien
Mit dem UKP-Laser können verschiedenste Materialien geschnitten werden wie Eisen-
und Nichteisenmetalle
(Stahl, Aluminium, Messing, Kupfer, Edelmetalle, …), Keramiken, transparente Materialien
oder Verbundwerkstoffe
wie zum Beispiel Carbonfaser verstärkte Kunststoffe (CFK). Die bearbeitbare Materialdicke ist dabei materialabhängig maximal bis zu 2 mm.
Die Technologie des Feinschneidens
Zum Schneiden von wärmeempfindlichen oder schwer zerspanbaren Materialien
ist der Ultrakurzpuls-Laser das geeignete Werkzeug. Wärmeempfindliche Materialien können beispielsweise sehr dünne Metalle mit wenigen 10 µm Dicke, Verbundwerkstoffe mit einer Kunststoffmatrix oder Kunststofffolien sein. Schwer zerspanbare Materialien sind beispielsweise Keramiken oder Gläser. Werden Pulsdauern im Bereich von wenigen Pikosekunden und kürzer verwendet, verdampft das Material im Fokus quasi instantan mit minimalem Wärmeeintrag in das verbleibende Material. Mit jedem Laserpuls wird so das Material stückweise abgetragen, bis es durchtrennt ist. Dank nichtlinearer Absorptionseffekte können auch normalerweise transparente Materialien bearbeitet werden.
Eine Besonderheit beim Schneiden mit dem Ultrakurzpuls-Laser ist die Gestalt der Schnittkante. Wird ohne eine besondere Optik zur Strahlformung gearbeitet, beispielsweise mit einem Scannersystem, ergibt sich aufgrund des Strahlprofils keine rechtwinklige Schnittkante. An der Strahleintrittsseite bildet sich eine verrundete Kante aus, welche in eine Schnittkante mit einem gewissen Taperwinkel übergeht. Die Strahlaustrittsseite ist scharfkantig. Die Vorteile dieser Art des Schneidens mit dem Ultrakurzpuls-Laser sind die hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit sowie der schmale Schnittspalt.
Kommt es auf eine möglichst senkrechte Schnittkante
an, wird eine spezielle Bearbeitungsoptik
benötigt. Diese bewegt den Laserstrahl auf einer Kreisbahn bei gleichzeitiger Anstellung des Laserstrahls. Dieses Prinzip ist im folgenden Bild veranschaulicht.
Da die Absorptionseigenschaften des Materials vom Einfallwinkel abhängen, kann so der Taperwinkel der Schnittkante
beeinflusst werden. Damit sind rechtwinklige
und sehr scharfkantige Schnittkanten
möglich, wie in folgender REM-Aufnahme zu sehen ist. Der Schnittspalt ist dabei meist etwas breiter im Vergleich zu einem Schnitt ohne die Verwendung einer speziellen Bearbeitungsoptik, die Qualität der Bearbeitung allerdings auch höher. Wie im Bild zu sehen, weisen die Schnittkanten nur eine geringe Rauheit
auf.
