Laserbearbeitung

GFH ermittelt die optimale Pulsdauer

Im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsverfahren wie Fräsen, Drehen und Schleifen ermöglicht die Laserbearbeitung einen deutlich präziseren Abtrag. Die Pulsdauer stellt einen wesentlichen Parameter bei Fertigungsprozessen dar.

Lasermikrobearbeitungsanlage von GFH

So liefern Nanosekunden-Pulse beispielsweise eine hohe Abtragsrate bei eingeschränkter Qualität, da der Abtrag hier hauptsächlich über die Schmelzphase erfolgt, wenn das Material aufgrund der langen Einwirkzeit des Lasers schmilzt. Mit Kurzpulslasersystemen im Pikosekunden-Bereich konnte die Qualität bei abtragenden Prozessen signifikant verbessert werden – jedoch auf Kosten einer deutlich längeren Bearbeitungszeit, was den Markteintritt dieser Technologie erschwerte. Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Strahlquellen hin zu industriell einsetzbaren Femtosekundenlasern besitzt heute das Potential, einen hohen Abtrag mit guter Qualität zu verbinden. GFH führte daher Untersuchungen durch, um die Effizienz und Qualität von Pulsen im Femtosekunden-Bereich an verschiedenen Materialien zu analysieren.

Wichtig ist, den richtigen Laser anhand von Material und Bearbeitung zu bestimmen. Die Untersuchungen mit verschiedenen Werkstoffen haben gezeigt, dass mit der Laserbearbeitung durchaus eine große Effizienz und zugleich eine gute Qualität erreicht werden kann – wenn die zum Material passende optimale Pulsdauer gewählt wird. Somit lässt sich anhand des zu bearbeitenden Materials und der erforderlichen Bearbeitung – Bohren, Schneiden oder Abtragen – bereits eine Grobauswahl des am besten geeigneten Lasers treffen. Zudem ergaben die Untersuchungen, dass eine Pulsdauer kleiner als 900 fs bei keinem untersuchten Material notwendig ist, da hier die Abtragsrate konstant bleibt. Das bedeutet, der Abtrag ist auch in dieser Hinsicht wirtschaftlich, denn je größer die Pulsdauer desto kostengünstiger der Laser. Darüber hinaus sind längere Pulsdauern weniger anfällig bezüglich der Stabilität.

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Neben den Parametern Pulsdauer, Pulsenergie und Repetitionsrate gibt es allerdings noch weitere Kriterien für die Auswahl einer passenden Strahlquelle.

Dazu zählen unter anderem die Leistungsstabilität, die Pulsstabilität, die Robustheit gegenüber Umgebungsschwankungen, der In-Field-Service, die Mean-Time-Before-Failure (MTBF), die Mean-Time-To-Repair (MTTR) und andere. Um trotz dieser Vielfalt an Anforderungen das für die jeweilige Anwendung geeignetste Lasersystem zu finden, greift GFH auf eine große Wissensbasis und die Erfahrung von mehreren Kilowatt installierter Kurzpulslaserleistung zurück. Da die Anlagentechnik des Unternehmens hinsichtlich der verwendeten Strahlquelle nicht eingeschränkt ist, kann so für den Kunden eine gleichbleibende Systemlösung mit unterschiedlichen Lasersystemen und Konfigurationen je nach Bedarf hergestellt werden. ee

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