Laserbohren, Bohrverfahren Metall, Trepanieren

Laserbohren

Laserbohren ist aufgrund seiner Vorteile gegenüber herkömmlichen

Bohrverfahren eine erfolgreiche Fertigungslösung für viele

Branchen.

 

Zu den Vorteilen zählen die berührungslose Bearbeitung,

der geringe Wärmeeintrag in das Material, die Flexibilität,

die Möglichkeit, eine Vielzahl von Materialien zu bearbeiten, 

z. B. Stein, Keramik, Glas oder Metall, sowie die

Genauigkeit und Konstanz.

 

Laserbohren hat sich neben dem Laserschneiden, Laserbeschriften und Laserschweißen als Fertigungslösung in vielen Branchen, wie z. B. im Maschinenbau etabliert. Der Hauptvorteil beim Laserbohren besteht darin, dass es ein berührungsloses Verfahren ist, sodass kein mechanischer Verschleiß des Bohrwerkzeugs auftritt. Ein zweiter Vorteil ist die Flexibilität; fast jedes Material, z. B. Stein, Keramik, Glas, Kunststoff oder Metall wie Aluminium, Edelstahl und Messing, kann beim Laserbohren bearbeitet werden. Weitere Vorteile beim Laserbohren sind die Möglichkeit, Größe, Form und Anstellwinkel der Bohrung zum Werkstück zu ändern, der geringe Wärmeeintrag in das Grundmaterial und die ausgezeichnete Reproduzierbarkeit. Darüber hinaus ist der Laser in der Lage, kleinste Durchmesser zu bohren, die bei herkömmlichen Bohrverfahren nicht möglich sind. Der Faserlaser besitzt eine hohe Effizienz und ermöglicht es, beim Laserbohren Löcher mit einem Durchmesser von nur 10 Mikrometer zu bohren. Beim Mikrobohren sind mit dem Laser auch Durchmesser von 2 Mikrometer realisierbar.

Die gängigen Verfahren beim Laserbohren sind das Sacklochbohren, Perkussionsbohren und Trepanieren bzw. Trepanierbohren. Verschiedene Verfahren ermöglichen unterschiedliche Tiefen beim Laserbohren. Perkussionsbohren ist ein Verfahren, bei dem, im Gegensatz zum Einzelpulsbohren, mehrere Pulse pro Bohrung angewendet werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Das Laserbohren on-the-fly ist eine Variante des Einzelpulsbohrens bzw. Perkussionsbohrens, um auf hohe Prozessgeschwindigkeiten zu kommen. Hierbei kann sich das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit in Bezug auf den Laserstrahl bewegen oder bei Verwendung von Scannern aufgrund großer Ablenkgeschwindigkeiten der Spiegel auch der Laserstrahl in Bezug auf das Werkstück. Dabei wird die Vorschubgeschwindigkeit mit der Pulsfrequenz des Lasers synchronisiert. Trepanieren ist ein Verfahren, welches das Herstellen von Bohrungen mit großem Durchmesser oder Konturen ermöglicht. Die Verjüngung der Bohrung kann beim Trepanieren präzise gesteuert werden. Laser können schnell zwischen Trepanieren und Perkussionsbohren on-the-fly wechseln und so eine Vielzahl von Bohrungsgrößen in einem Teil erzeugen.

Die Luft- und Raumfahrtindustrie hat die Vorteile beim Laserbohren bereits vor vielen Jahren erkannt. Bei großen Bohrungen (0,2 – 1 mm) wird die ältere Technologie mit blitzlampengepumpten Lasern zunehmend durch QCW-Faserlaser verdrängt. Diese Art von Bohrung kann in verschiedensten Luft- und Raumfahrtkomponenten genutzt werden, beispielsweise Leitschaufeln, Turbinenschaufeln, Kühlringe und Brennkammern. QCW-Faserlaser bieten eine einzigartige Kombination von hoher Spitzenleistung, hoher Pulsenergie und eignen sich daher ideal für das Laserbohren, wenn Pulse mit einer Energie von mehreren Joule im Millisekundenbereich gefordert sind. Zudem kann der flexible QCW-Laser zum Schneiden größerer Teile schnell für den CW-Betrieb neu konfiguriert werden und so sowohl zum Laserbohren, als auch zum Laserschneiden verwendet werden.

In der Mikroelektronikindustrie wird Laserbohren für ein breites Spektrum von Anwendungen wie das Bohren von Aluminium-Keramik-Substraten eingesetzt. Für Bohrungen mit kleinem Durchmesser werden gepulste Faserlaser mit variablen kürzeren Pulsen mit Pulswiederholraten von bis zu 1 MHz und einer Pulsdauer von nur 1,5 ns zum Laserbohren eingesetzt.

Hochleistungsfaserlaser werden derzeit auch zum Laserbohren durch Gestein sowie zur Erdöl- und Erdgassuche verwendet. Die hohen Spitzenleistungen und Pulse mit hoher Energie werden auch zum Laserbohren von dickem Metall genutzt.

Metallarten

Edelstahl  Carbonstahl Gold & Silber Aluminium
Werkzeugstahl Nickellegierungen Messing & Kupfer Titan

 

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