NanoMIR

Abtrags- und Schmelzverhalten bei der Materialbearbeitung mit Nanosekunden-MIR-Laser

Die Durchführung des Projektes basierte auf drei komplementären Säulen: der Laserquelle, der Anlagentechnik und der Materialbearbeitung. Zusammen dienten diese als Ausgangspunkt für die Prozessentwicklung. Begleitet wird das Projekt von einer ausführlichen Werkstoffprüfung der gefertigten Proben.

Zunächst wurde in Zusammenarbeit mit FEHA Lasertec eine am ifw Jena vorhandene Strahlquelle umgebaut. Der Umbau ging einher mit einer Anpassung der Strahlengänge im Labor. Vor den Experimenten fand eine ausführliche Charakterisierung der neuartigen Strahlquelle statt. Aufgrund der Vielzahl der einstellbaren Laser- und Prozessparameter wurde eine Versuchsplanung durchgeführt, die verschiedene Werkstoffe aus den Gruppen Metalle, Kunststoffe und sprödharte Materialien beinhaltet.

Mit der neuartigen Laserstrahlquelle sind Materialbearbeitungsprozesse möglich, an die mit normaler CO₂-Lasertechnik nicht zu denken war. So ist beispielsweise die nahezu verfärbungsfreie Bearbeitung von Naturmaterialien wie Holz oder Leder möglich. Ebenso können Gläser mattiert oder auch abgetragen werden, selbst bei Gläsern höherer thermischer Ausdehnung. Auch niedrig schmelzende Kunststoffe wie PE oder ABS sind mit dieser Lasertechnik prozessierbar. Im Gegensatz zu UKP-Lasersystemen hat die Wellenlänge von 10,6 µm gerade bei silikatischen Werkstoffen, Kunststoffen und Naturmaterialien eine sehr hohe Absorption. Verbunden mit den kurzen Pulsen wird eine deutliche Reduzierung der Wärmeeinflusszone erreicht. Genau dieser Effekt zeichnet diese Kurzpuls-CO₂-Strahlquelle aus.