Sacklochbohrung

Die Sacklochbohrung (blind hole machining) hat eine bestimmte Tiefe und durchdringt das Werkstück nicht, im Gegensatz zu beispielsweise der Durchgangsbohrung. IPG ermöglicht die Sacklochbohrung mit hohem Aspektverhältnis in Materialstärken von bis zu 2 mm. Der Faserlaser bringt für die Anwendung der Sacklochbohrung enorme Vorteile mit sich, denn das Verfahren funktioniert mit einer hohen Geschwindigkeit, berührungslos und somit ohne Späne. Beispiele stellen Bohrungen mit einem Durchmesser von 25 Mikrometer in 1 mm dicken Wolfram- und Nylonscheiben oder Bohrungen mit einem Durchmesser von 50 Mikrometer in 2 mm dicken Materialien dar. Die Verwendung der Sacklochbohrung z. B. in Glas und Polymeren wird weiter unten detaillierter beschrieben. 

Der Laserstrahl wird mithilfe spezieller Optiken eingestellt, sodass eine gleichmäßige Energieverteilung im Werkstück erzielt wird (in der Regel ±5 %). Dies ermöglicht eine Bearbeitung mit extrem genauer Tiefensteuerung, da das Bauteil zum Abtragen des Materials Puls für Puls und Schicht für Schicht bearbeitet werden kann.

UV-Arbeitsstationen von IPG können für die Sacklochbohrung und die Durchgangsbohrung bereitgestellt werden. Verfügbar sind sowohl manuelle, halbautomatische als auch vollautomatische Mikrobearbeitungssysteme.

Sacklochbohrung in Glas

Aufgrund der Rissneigung von Glas bei thermischer Belastung und seiner Transparenz sind hochpräzise Laserbohrungen in diesem Material schwierig. Mit UV Lasern von IPG können in Materialien mit einer Stärke von bis zu 500 µm große Raster von Sacklöchern oder Durchgangsbohrungen mit submikrometer-genauer Tiefensteuerung gebohrt werden. Einzelne Senkbohrungen mit hoher Wiederholgenauigkeit in 150 µm dickem Glas sind ein Beispiel für einen typischen Produktionsprozess mit den Lasern von IPG.

Die Abbildung zeigt Sacklöcher mit einem Durchmesser von 50 µm und einer Tiefe von bis zu 400 µm in Glas.

IPG bietet sowohl Laser als auch integrierte Lösungen für alle Arten von Anwendungen zur Mikromaterialbearbeitung von Glas an.

System: Bohren mikrofluidischer Bauteile

Laser: Pikosekundenlaser, gepulste UV-Nanosekundenlaser

Sacklochbohrung in Polymeren

Raster aus einfachen oder komplexen Maskenstrukturen können auf das Zielobjekt projiziert und nacheinander bearbeitet werden, um dreidimensionale Strukturen verschiedener Größen und Formen zu erzeugen. Mehrere Strukturen können mit nur einem einzigen Puls erzeugt werden. Bestrahlungsfelder können zum Beispiel zur großflächigen Strukturierung stufenförmig auf dem Teil angeordnet werden.

System: Bohren mikrofluidischer Bauteile

Laser: Pikosekundenlaser, gepulste grüne Nanosekundenlaser, gepulste UV-Nanosekundenlaser

Strukturierung mit hoher Dichte mittels UV-Ablation

Wenn große Mengen an Material mittels UV-Licht abgetragen werden müssen, ist die Gesamtleistung des Lasers ausschlaggebend für einen hohen Durchsatz. Das Verfahren ist effizient, wenn der Laserstrahl so angepasst wird, dass er eine großflächige Maske ausfüllt.

Die Abbildung zeigt ein Raster paralleler Sacklöcher in einem Polymerwerkstoff. In diesem Beispiel passen 100 Bohrungen mit einem Durchmesser von ca. 4 µm in einen 50 × 50 µm großen Bereich. Die minimale Bohrungsgröße bei diesem Verfahren beträgt 2 µm.

System: Bohren mikrofluidischer Bauteile

Laser: Pikosekundenlaser, gepulste grüne Nanosekundenlaser, gepulste UV-Nanosekundenlaser