Laserbohren

Mit Laserstrahlung können Bohrungen mit Durchmessern von unter einem Mikrometer bis zu mehreren Millimetern bei gleichzeitig großen Bohrtiefen gefertigt werden. Das Fraunhofer ILT entwickelt und verbessert verschiedene Bohrverfahren für die industrielle Nutzung. Die Einsatzbereiche sind vielfältig und liegen in der Luft- und Raumfahrt, im Werkzeugbau und der Werkzeugtechnik, in der Automobilindustrie, der Elektronik und Displaytechnik sowie in der Medizin- und Energietechnik.

Das Bohren mit Laserstrahlung kommt als Fertigungstechnik für komplexe Geometrien und Werkstoffe zum Einsatz. Mit dem Wendelbohren können beispielsweise mit Ultrakurzpulslasern Bohrungsdurchmesser im Bereich von wenigen 10 μm bei Bohrtiefen von bis zu 2 mm erzeugt werden. Große Bohrungsdurchmesser über 100 µm, können mit QCW-Lasern mit dem (5-Achs-)Trepanieren hergestellt werden. Dies ermöglicht auch die Erstellung von dreidimensional geformten Bohrungen. Für Anwendungen in der Filter- und Siebtechnik oder auch Beschichtungsmasken stehen zudem neuartige Laserbohrverfahren mit Bohrraten bis 12.000 Bohrungen/s zur Verfügung. Bei der Strukturierung dielektrischer Materialien wie Glas, Saphir und anderer schwer bearbeitbarer Werkstoffe werden Kombinationsverfahren genutzt, bei denen über eine Materialmodifikation und nachfolgende Ätzschritte Strukturen mit Nanometergenauigkeit, auch im Volumen, herstellbar sind.

Das Fraunhofer ILT entwickelt Fertigungsverfahren und Produktionssysteme, die kundenspezifisch an die jeweiligen Aufgabenstellungen angepasst sind. Das Leistungsangebot umfasst marktnahe FuE-Dienstleistungen im Bereich Laserstrahlbohren, Markt- und Machbarkeitsstudien, Unterstützung in den Bereichen Design und Simulation sowie umfassende Beratung.

Verfahrensentwicklung

• Einzelpulsbohren (insbesondere On-the-fly)
• Perkussionsbohren
• (5-Achs-)Trepanieren
• Wendelbohren
• Ultrakurzpuls Laserstrahlbohren
• Wasserstrahl-geführtes Laserstrahl-Bohren (Laser Micro Jet)

Materialien

• Einkristalle, gerichtet erstarrte Werkstoffe, Metalle, Mehrschichtsysteme, Keramiken, metallische Schäume, Kunststoffe, Silizium
  
• Intermetallische Legierungen, faserverstärkte Verbundwerkstoffe wie CFK, CMCs und MMCs

Anwendungen

• Kühlluftbohrungen, Entlüftungsbohrungen, Schmiermittelbohrungen, Filterbohrungen, Messbohrungen
  
• Turbinen Komponenten (Turbinenschaufeln, Leitschaufeln, Brennkammern), Filter, Durchkontaktierungen, Einspritzdüsen, Zerstäuber, Werkzeuge, Werkzeugbau

Ausstattung

• QCW Single- und Multimode Faserlaser bis zu 20 kW Pulsspitzenleistung
  
• UKP Strahlquellen mit mittleren Leistungen bis zu 400 W
  
• Diverse Piko und Nanosekunden-gepulste Strahlquellen mit Wellenlängen von 266 bis 1064 nm
  
• 200 ns Strahlquelle mit 100 W Leistung für den Laser Micro Jet

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