Bahnplanungssoftware für die UKP-Laserbearbeitung
Um ein großes Anwendungsspektrum abzudecken, sind Laseranlagen zur Mikrobearbeitung heute sehr vielseitig einsetzbar. Allerdings sorgt erst eine leistungsfähige CAD/CAM-software für das produktive Zusammenspiel aller Maschinenkomponenten und der Bearbeitungsoptik.
Bild 1. Mit einem UKP-Laser bearbeitete Leiterplatten: Zunächst wurden mittels Laserbohren Vias erzeugt und anschließend beidseitig die Leiterbahnen strukturiert. Schließlich wurden die Leiterplatten aus dem Substrat ausgeschnitten. Alle Schritte führte die gleiche Lasermaschine durch. Dazu muss die CAD/CAM-Software alle Bearbeitungsvorgänge aus dem Gerber-X-Format in Maschinendaten überführen
Die Lasermikrobearbeitung mit Kurzpuls- und vor allem Ultrakurzpulslasern gestaltet sich heute für unterschiedliche Anwendungen sehr flexibel. In einer Aufspannung realisiert die gleiche Lasermaschine unterschiedliche Prozesse – sehr präzise, überwiegend materialunabhängig und mit einer großen geometrischen Freiheit. So kann ein Bauteil zunächst mit Mikrobohrungen versehen, dann mikrostrukturiert und im Anschluss ausgeschnitten werden, beispielsweise bei prototypischen Leiterplatten (Bild 1).
Um auch bei hoher Anwendungsbreite bis in den Sub-µm-Bereich sehr präzise zu bleiben, ist eine darauf ausgelegte hochgenaue Maschinentechnik erforderlich (Bild 2). Trotz unterschiedlicher Achskonfigurationen weisen die Maschinen meist folgende Komponenten auf: eine Laserstrahlquelle mit entsprechender Strahlführung, eine schnelle und präzise Bearbeitungsoptik (Galvanometerscanner, Fest- oder Sonderoptik) und ein präzises 3- bis 5-Achs-System, um das Werkstück zur Laserstrahlung zu positionieren. Periphere Systeme, beispielsweise eine Absaugung und Messtechnikkomponenten, garantieren ein präzises Einrichten des Werkstücks oder prüfen das Bearbeitungsergebnis in der Maschine.
Durchgängige Datenaufbereitung
Die eigentliche Herausforderung bei Lasermaschinen liegt heute in der Software. Mit den vielen Anwendungen der Lasermikrobearbeitung und auch bei den Soft- und Hardwaretools, die notwendig sind, um aus einem CAD-Modell ein bearbeitetes Serienbauteil herzustellen, wird die Darstellung einer durchgängigen Prozesskette in der Datenverarbeitung bei einer UKP-Maschine immer wichtiger.
Die Bearbeitung eines Bauteils beginnt mit der Arbeitsvorbereitung, das heißt dem Transfer von CAD-Daten in Maschinendaten (CAM-Daten). Für die herzustellende Zielgeometrie muss eine geeignete CAD/CAM-Software die Achspositionsdaten sowie die Scanvektoren berechnen. Daraus stellt die Maschine später ein entsprechendes Bauteil mit den gewünschten Strukturen, Bohrungen oder Schnitten her. Außerdem sollte das CAD/CAM-Tool sehr leistungsfähig sein, um umfangreiche Dateiformate zu bewältigen. Beispielsweise erfordert die Herstellung eines Werkzeugeinsatzes eine Verarbeitung von Volumenmodellen. Die Laserstrukturierung von elektronischen Schaltkreisen erfordert eine Kompatibilität zu dem in der Elektronikindustrie gängigen Gerber-X-Format (Bild 3). Letzteres basiert auf zweidimensionalen Kurven, die den Verlauf der Schaltkreise, aber auch Schnitt- und Bohrgeometrien aufweisen. Schließlich verwertet das Perkussionsbohren Punktkoordinaten, und die Bilddatenverarbeitung muss zu Bitmap-Daten kompatibel sein. [...]
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