Mittels Trepanierbohren den Taper eliminieren
Beim Laserbohren spröder Werkstoffe galt die Konizität lange als unvermeidbar. Gerade bei dickeren Keramiken führte der sogenannte Taper zu Einschränkungen bei Qualität und Funktionalität. Durch UKP-Lasersysteme mit optimierten Trepanieroptiken gelingt nun der Schritt zu präzisen, zylindrischen Bohrungen.
Bild 1. Beim Laserbohren technischer Keramik entsteht in der Regel eine Konizität der Bohrwand, der sogenannte Taper. Besonders bei größeren Materialdicken ergeben sich dadurch Einschränkungen bei Qualität und Bauteilfunktionalität
Technische Keramik ist aus modernen Hochleistungsanwendungen nicht mehr wegzudenken – ob in der Sensorik, Medizintechnik oder Mikroelektronik. Doch gerade beim Laserbohren dieser spröden Werkstoffe kam die bisherige Ultrakurzpuls-(UKP-)Lasertechnologie an ihre Grenzen: Durch den sogenannten Taper wurden vor allem bei Tieflochbohrungen einseitig konische Schnittkanten erzeugt. Dies beeinträchtigt die mechanische Integrität und die Funktionalität der Bauteile (Bild 1). Was bei der Folienbearbeitung und bei Mikrolöchern kaum auffiel, führte bei dickeren Materialien zu deutlichen Einschränkungen.
Ursachen für den Taper
UKP-Laser dienen zum Mikrobohren von Filtern oder Sieben sowie zur Strömumgsoptimierung in der Luft- und Raumfahrt, wobei in der Regel das Perkussionsbohren angewendet wird. Dabei trifft eine Vielzahl an Laserpulsen nacheinander oder durch Beamsplitting synchron auf das Material. Jeder Laserpuls trägt schichtweise Material ab, sodass sich nach vielen Überfahrten der Bohrkanal ausbildet und das Material durchtrennt wird. Durch die Materialwechselwirkung mit Femto- oder Pikosekundenpulsen bei gleichzeitig hohen Spitzenenergien kann eine quasi-kalte Ablation erreicht werden. Damit lassen sich Mikrobohrungen mit sehr hoher Kantenqualität realisieren – ohne thermische Beeinflussung, Materialverzug und Gratanhaftung. Dies ist ideal für metallische Folien mit einer Kantenqualität wie beim chemischen Ätzen, aber deutlich höherer Genauigkeit. Durch diese Eigenschaften eignen sich UKP-Systeme hervorragend für die Bearbeitung sehr dünner Materialien. Typischerweise entstehen beim UKP-Laserbohren Wandwinkel von circa 11°. [...]
Hersteller:
LCP Laser-Cut-Processing GmbH
D-07629 Hermsdorf
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