Ihr Projektpartner
für Laserprozesse der
Mikro.Material.Bearbeitung
DER Laserprozess
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Über Mann LaserApps
Mann LaserApps mit Sitz in Reutlingen, Baden-Württemberg, ist ein Ingenieurbüro für Laseranwendungen der Mikromaterialbearbeitung, d.h. der Laserbearbeitung von dünnen Materialien und Produktoberflächen durch
Als unabhängiger Berater, Prozessentwickler und Auftragsfertiger mit einem Netzwerk aus Laserspezialisten habe ich Zugang zu nahezu allen Laserquellen für die Mikromaterialbearbeitung, insbesondere für UV- und Ultrakurzpuls-Anwendungen. Damit bin ich Ihr optimaler Projektpartner, wenn es darum geht
Über den Gründer
Diplom-Physiker
Meine Faszination für Laser
für Laser begann schon im Physik-Studium während der Vorbereitung eines Vortrags über den ersten Laser (Rubin-Laser). Ich spezialisierte mich auf Laserphysik und begann 1996 meine berufliche Laufbahn in der Lasermaterialbearbeitung und Lasermesstechnik.
Meine Motivation für LaserApps
Nach sehr spannenden 25 Berufsjahren nehme ich mir nun die Freiheit, mich meinem Lieblingsthema zu widmen: Der Entwicklung und Optimierung von Laserprozessen für die Mikromaterialbearbeitung und deren Nutzung in meiner Auftragsfertigung.
Anwendungsberatung
Ziel: Ein erfolgreicher, reproduzierbarer und dokumentierter Laserprozess für Ihr Produkt
Vorgehensweise
1. Definition von Produkt, Material und Applikationsziel.
2. Erstberatung:
3. Projekteröffnung
4. Projektauftrag
Ergebnis:
Prozessoptimierung
Ziel: Optimierung Ihres bestehenden Laserprozesses hinsichtlich Prozesszeit, Kosten und Qualität.
1. Definition Ihres Produkts, Materials, Laserprozesses und Lasersystems
2. Analyse
3. Prozessoptimierung
Ergebnis: Sie erhalten einen reproduzierbaren Laserprozess mit optimalem Kosten-Nutzen-Verhältnis für Ihr Produkt.
Auftragsfertigung
Ziel: Mehrwert für Ihr Produkt durch Laserbearbeitung.
1. Anfrage mit Zeichnung, Stückzahl, geforderter Lieferzeit, Qualitäts- und Preisziel
2. Musterfertigung
3. Auftragsfertigung
Ergebnis: Produkt mit Mehrwert, pünktlich und vollständig geliefert.
Kann mein Produkt mit Laser bearbeitet werden?
Dies hängt von folgenden Kriterien ab:
1. Wie gut absorbiert das Material die Laserwellenlänge?
2. Wie reagiert das Material auf den Laser?
Das Absorptionsverhalten des Materials
Absorbiertes Licht wird im Material in Wärme umgewandelt, welche eine Reaktion des Materials auslöst. Anhand der Absorptionskurven verschiedener Metalle kann dies verdeutlicht werden:
Beispiel Kupfer (Cu): Absorbiert ausreichend Lichtenergie erst unterhalb von 600 nm. Das bedeutet: Mit einem Nd:YAG-Laser (Wellenlänge 1064 nm) kann man Kupfer nicht erhitzen. Sehr wohl jedoch mit einem frequenzverdoppelten, grünen Nd:YAG-Laser mit 532 nm Wellenlänge! Aus diesem Grund werden Grünlaser für die Bearbeitung von Kupfer verwendet.
Für die überwiegende Anzahl der Laserapplikationen kommen gepulste Laser zum Einsatz. Aus diesem Grund werde ich im folgenden kontinuierliche Dauerstrich-Laser vernachlässigen.
Die Pulsspitzenleistung
Gepulste Laser emittieren einzelne Pulse mit einer einstellbaren Wiederholfrequenz. Jeder Laserpuls besitzt eine bestimmte Wirkdauer (Pulslänge t) und Lichtenergie (Pulsenergie E). Der Quotient aus Pulsenergie und Pulslänge E/t beschreibt die Leistung des Einzelpulses, die Pulsspitzenleistung Pp.
Je länger ein Puls, desto mehr Energie kann er transportieren und desto länger wirkt er auf das Material. Umgekehrt gilt: Je kürzer ein Puls, desto geringer sind Energie und Wirkdauer.
ABER: Ultrakurzpulslaser erreichen Pulslängen von 10-12 s bis 10-15 s (Pikosekunden, ps, bis Femtosekunden, fs) und können 10-6 J (Mikrojoule, µJ) transportieren. Beispiel: t=100 fs, E=10 µJ, Pp=E/t=10×10-6 J/100×10-15 s=1×108 W bzw. 100 MW (Megawatt). Im Vergleich dazu erreicht ein Schweißlaser mit E=1 J und t=1×10-3 s (Millisekunde, ms) „nur“ ein Pulsspitzenleistung von 1 J/1×10-3 s = 1000 W bzw. 1 kW (Kilowatt). Obwohl der Femtosekundenpuls eine viel geringere Lichtenergie transportiert, hat er eine wesentlich stärkere Wirkung, weshalb Ultrakurzpulslaser für Schneid-, Bohr- und Ablationsanwendungen optimal sind.
Was ist Mikromaterialbearbeitung?
Vereinfacht gesagt sind das Laserapplikationen, die sich mit dünnen Materialien, Oberflächen und hoher Präzision befassen, u.a.:
Laserprozesse der Mikromaterialbearbeitung
Laserschneiden
Die Metallfolie wird durch die Laserpulse entlang des Schneidpfades vollständig aufgeschmolzen und die Schmelze durch den Strahlungsdruck aus dem Schnittspalt getrieben (bei Blechen erfolgt dies durch den Einsatz von Druckluft; Metallfolien würden durch die Druckluft beschädigt werden).
Typische Laserparameter: Pulsenergie µJ, Pulslänge µs, Wiederholfrequenz kHz.
Laserbohren
Hier kommen bevorzugt Ultrakurzpulslaser zum Einsatz, die die Moleküle verdampfen und durch den Strahlungsdruck aus dem Bohrloch treiben.
Typische Laserparameter: Pulsenergie µJ, Pulslänge ps-fs, Wiederholfrequenz kHz-MHz.
Laserschweißen
Die miteinander zu verschweißenden Materialien werden durch die Laserpulse langsam aufgeschmolzen, damit sich die Schmelzen vermischen und beim Abkühlen eine feste Verbindung bilden können.
Typische Laserparameter: Pulsenergie mJ-J, Pulslänge ms, Wiederholfrequenz Hz.
Laserablation, Schichtabtrag
Das Material oder eine Beschichtung wird bis zu einer vorgegebenen Tiefe abgetragen. Hierzu werden bevorzugt Ultrakurzpulslaser eingesetzt, da sie scharfe Konturen erzeugen können.
Typische Laserparameter: Pulsenergie µJ, Pulslänge ps-fs, Wiederholfrequenz kHz.
Lasermarkieren
Die Laserpulse bewirken auf der Materialoberfläche eine thermische oder chemische Änderung der Oberflächenmoleküle durch Aufschäumen oder Farbänderung, was zu einer Kontraständerung führt. Die bearbeitete Struktur wird sichtbar bzw. lesbar.
Typische Laserparameter: Pulsenergie nJ-µJ, Pulslänge ns-µs, Wiederholfrequenz kHz-MHz.
Kontakt
Mann LaserApps
Ingenieurbüro für Laseranwendungen
Inhaber Dipl.-Phys. Rainer Mann
Sebastian-Kneipp-Strasse 62
72762 Reutlingen
E-Mail: mail@mann-laser.de
Tel.: +49 177 20 62 106
Schicken Sie mir Ihre Anfrage und ich nehme umgehend Kontakt mit Ihnen auf.