Zwei neue DVS-Merkblätter zu UKP-Lasern

Zwei neue DVS-Merkblätter zu UKP-Lasern

Mit Ausgabedatum Oktober 2021 hat der DVS zwei neue Merkblätter zu Ultrakurzpulslasern veröffentlicht. Das Merkblatt DVS 3270 widmet sich den Grundlagen und der Systemtechnik, das Merkblatt DVS 3271 Laserstrahlverfahren in der Fertigung.

Merkblatt DVS 3270 „Ultrakurzpulslaser (UKP) – Grundlagen und Systemtechnik“

Unter Ultrakurzpulsbearbeitung (abgekürzt UKP-Bearbeitung) wird ein Laserstrahlbearbeitungsverfahren bezeichnet, bei dem die Bearbeitung mit einem Laserstrahl mit einer Pulsdauer von unter 50 Pikosekunden (ps) erfolgt. Die Qualifizierung der Laserstrahl-Verfahren zum Fügen, Trennen, Abtragen und Bohren und zu wissenschaftlich-technischen Entwicklungen hinsichtlich einer Ausschöpfung ihrer Technologiepotenziale schreitet stetig voran. Dies macht eine Sprachregelung für einen ungehinderten Wissenstransfer und Informationsaustausch notwendig. Zweck des Merkblattes ist es, die im Weiteren als „Ultrakurzpulslaserbearbeitung“ bezeichneten Abtrags-, Trenn- und Modifikationsverfahren zu definieren und besonders praxisrelevante Merkmale wichtiger Verfahrensvarianten zu beschreiben.

Inhaltsverzeichnis (Auszug):

• Anwendungsbereich
• Definition
• Verfahrensvarianten
• Systemtechnik Strahlquelle
  • Lasergeräte
    • Strahlquelle
    • Laserstrahl & Strahlcharakterisierung 
• Maschinensystem und Optik
• Parameter und Besonderheiten

Merkblatt DVS 3271 „Ultrakurzpulslaser (UKP) – Laserstrahlverfahren in der Fertigung“

Wie mit anderen Laserstrahlarten auch, können mit dem Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) Werkstücke gebohrt, geschnitten und an der Oberfläche strukturiert werden. Gläser und Keramiken können mit UKP-Systemen auch verschweißt werden. Es lassen sich alle Materialgruppen (Metalle, Halbleiter, Dielektrika, Organische Stoffe, Oxide, Keramiken, Gläser, etc.) bearbeiten. Die Vorteile gegenüber anderen Laserstrahlarten sind folgende:

• Es lassen sich lateral mikroskopische Strukturgrößen erzeugen; bis hinunter zu wenigen Mikrometern.
• Die Bearbeitung hängt kaum von den spektralen Eigenschaften (Absorption/Reflektion) des Werkstücks ab.
• Das Werkstück wird – je nach Bearbeitungsgeschwindigkeit – nicht thermisch belastet.
• Transparente Werkstoffe können wahlweise an der Oberfläche oder im Volumen bearbeitet werden.
• Der Tiefenabtrag ist sehr präzise steuerbar; deutlich unterhalb von 1 Mikrometer.

Die Nachteile der UKP-Technik bestehen in den relativ hohen Kosten und der vergleichsweise geringen Bearbeitungsgeschwindigkeit beim Abtrag. Obwohl manche Hersteller für 100 W UKP-Laser eine Abtrags-Produktivität von bis zu 50 mm3/min angeben, hängen die tatsächlich erreichten Abtragsraten stark von der benötigten Qualität ab. Für einen präzisen Mikroabtrag ist je nach Material eine Größenordnung von 1 bis 10 mm3/min realistisch. Dieses Merkblatt liefert einen Überblick über die Verfahren, die aktuell am Markt eingesetzt werden.

Inhaltsverzeichnis (Auszug):

• Anwendungsbereich
  • Bohren
  • Schneiden
  • Strukturierung
    • Funktionale Oberflächen
    • Texturierung
    • Black Marking
  • 3D-Volumenbearbeitung
    • Selektives Laserätzen
    • Wellenleiter
    • Glasschweißen
• Sonstiges
  • Additive Fertigung

Das Merkblatt DVS 3270 „Ultrakurzpulslaser (UKP) – Grundlagen und Systemtechnik“ und das Merkblatt DVS 3271 „Ultrakurzpulslaser (UKP) – Laserstrahlverfahren in der Fertigung“ sind im DVS-Regelwerksportal als PDF-Dateien erhältlich. DVS-Mitglieder haben kostenfreien Zugriff auf die Dokumente.