Laserabtragen

Beim Laserabtragen wird durch den Laserstrahl Material gezielt abgetragen, wodurch auch dreidimensionale und detaillierte Vertiefungen erzeugt werden. Möglich ist darüber hinaus, auf das Grundmaterial aufgetragene Schichten selektiv abzutragen. Generell erfolgt die Bearbeitung “Puls für Puls”: Im Wechselwirkungsbereich zwischen Laserspot und Material wird mit jedem Puls ein Krater mit den Dimensionen des Laserstrahl-Spotdurchmessers und auf wenige Mikrometer Tiefe erzeugt. Das Material wird hierbei – in Abhängigkeit zur Pulsdauer und Strahlintensität – vollständig verdampft oder auch anteilig aufgeschmolzen. Je kürzer die Pulsdauer, desto geringer ist auch der Wärmeeintrag ins Bauteil. Bei ausreichendem Pulsüberlapp ergibt sich so ein zusammenhängender Flächenabtrag.

Über eine hochdynamische Scanneroptik wird die zu bearbeitende Fläche schichtweise bis zur Endkontur abgetragen. Bei der UKP-Laserbearbeitung ist aufgrund der geringen Pulsdauer die Energiedichte so hoch, dass es zu einer lokal begrenzten Sublimation kommt. Angrenzende Materialbereiche werden kaum (ps-Puls) bis gar nicht (fs-Puls) thermisch beeinflusst, wodurch aufgrund der damit vermiedenen Schmelzebildung eine sehr hohe Oberflächenqualität erzielt werden kann. Die Bearbeitung mit UKP-Lasern ist daher auch als „kalter Abtrag“ bekannt.  Ein weiterer Vorteil von UKP-Laserstrahlung ist das Auftreten nichtlinearer Effekte, wodurch praktisch jedes Material bearbeitet werden kann. 

Eine Kurzpuls-Bearbeitung (ns-Puls) hat hingegen den Vorteil einer deutlich größeren Flächenabtragsrate, da die auf dem Markt verfügbaren Laser deutlich höhere Pulsenergien bei vergleichbarer Pulswiederholrate erlauben. Gleichzeitig sind damit aber nicht mehr alle Materialien bearbeitbar und der erhöhte Wärmeeintrag ins Bauteil muss beachtet werden.

Während beim Einsatz kurzgepulster Laserstrahlung Genauigkeiten von etwa 0,01 mm erreicht werden, können wir durch den Einsatz von UKP-Lasern bis zu 0,001 mm realisieren und damit auch höchste Anforderungen erfüllen.

Beispiel: Gezielter lokaler Abtrag von Beschichtungen

Die Abtragsrate (= Abtragsvolumen pro Laserpuls) durch UKP-Laserstrahlung ist von dem abzutragenden Material und den Laserparametern abhängig. Bei vielen Kombinationen, wie zum Beispiel Lackschichten auf einem Metall, ist ein hochselektiver Abtragsprozess möglich, da Lackschichten gegenüber der Metallgrundfläche mit einem Volumen-Aspektverhältnis von 20:1 oder mehr abgetragen werden können.

Das Laserabtragen wird häufig im Werkzeug- und Formenbau sowie der Halbleitertechnik eingesetzt. Bei BBW Lasertechnik findet dieses Verfahren zum Beispiel bei der Entschichtung von Kupferkabeln oder dem Entlacken von Gehäusebauteilen Anwendung.