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Märkte der Branche Laser für die Materialbearbeitung

17.01.2012 | id:296047

Beispielhaft geben wir Ihnen einen Überblick über die Einsatzfelder der Laser-Technologie.

Die von unseren Mitgliedern angebotene - im Folgenden kurz skizzierte - Technologie wird eingesetzt für die Bearbeitung von zum Beispiel:

  • Nicht-Metallen wie Acrylglas in der Werbeindustrie, Keramiksubstraten in der Elektronik, technischen Textilien, Holz und Papier, gedruckten Schaltungen oder - konsumnäher - zu perforierendem Zigarettenpapier (zum Einsatz kommen CO2-Laser der unteren Leistungsklassen bis maximal 500 Watt).
  • Stahlblechen im Dickenbereich bis 25 mm, Aluminium und Messing bis etwa 15 mm bzw. 8 mm oder Sperrholz beim Schneiden von Stanzformen für die Verpackungsindustrie (CO2-Yag-Laser im Leistungsbereich 500-6 000 Watt).
  • Zu schweißenden Getriebe- und Motorteilen, zu fügenden flächigen oder bereits geformten Karosserieblechen im Automobilbau, von zu schweißenden Endlosrohren in der Stahlindustrie (CO2-/Yag-Laser >6 000 Watt bis derzeit 20 000 Watt).
  • Herzschrittmachern aus Titan, Batterien, Hydraulikkomponenten für Antiblockiersysteme (Schweißen feiner gasdichter Nähte) oder von besonders kleinformatigen Bauteilen der Feinwerktechnik (feinste Schnitte <0,01 mm Breite, Schneiden filigraner Konturen, Bohren bis Untergrenze 50 Mikrometer Bohrungsdurchmesser). Zum Einsatz kommen hier gepulste Nd: Yag-Laser.
    Das Laser-Feinschneiden von Mikrorohren bei der Herstellung von Stents und medizinischen Implantaten ist heute Stand der Technik
  • Widerständen für Hybrid- und SMD-Schaltungen bzw. integrierten Schaltungen in der Elektronikindustrie, Regel-, Steuer- und Wandler-Schaltkreisen in der Automobilindustrie, der Medizintechnik oder Hausgeräte-Elektrik (Abgleich- und Beschriftungs-/Markierprozesse, Mikrobearbeitung mit Nd: Yag-Lasern im Dauerbetrieb (CW) bis 100 Watt.
  • Hydrogeformten Komponenten (Schneiden mit Nd: Yag-Lasern der Leistungsklasse 500-2 000 Watt) und Karosserien (Schweißen mit Nd: Yag-Hochleistungslasern bis 5 kW Leistung) im Fahrzeugbau und der Automobilzuliefererindustrie.
    Eine Neuerung der jüngsten Zeit ist das Remote-Schweißen, also das Schweißen mit Lasern über große Distanzen. Die notwendige Voraussetzung hierfür war die Verbesserung der Strahlqualität der Laserquellen. Dadurch kann man einen größeren Abstand zum Werkstück realisieren, wodurch es möglich ist, die Relativbewegungen von Laserkopf und Werkstück durch schnell bewegte Spiegel zu ersetzen und so die Taktzeiten drastisch zu verkürzen.
  • Dünnwandigen Kunststoffen und Metallfolien in der Verpackungsindustrie oder von polymerbeschichteten Druckplatten an der Grenze der Informationstechnik (Schweißen, Löten, Härten, Umschmelzen bzw. Strukturieren mit Diodenlasern in Direktanwendung).
  • Dreidimensionale Strukturen von Formen und Kavitäten bei der Bearbeitung von schwer zerspanbaren Materialien sowie im Formenbau. Eine in Entwicklung begriffene Anwendung des Yag-Lasers ist das Laserschmelzen zur generativen Fertigung von Bauteilen und Werkzeugen aus metallischen Serienwerkstoffen.
  • Düsen für Tintenstrahldrucker (Bohroperationen), das Strukturieren von Fiber-Bragg-Gittern, das Annealing von amorphem Silizium bei der Produktion von Aktiv-Matrix-Displays und die Oberflächenbehandlung von Zylinderlaufbuchsen im Motorenbau mit Excimerlasern. Weiterhin hat diese Laserart der Mikrolithographie zur Produktion höchstintegrierter Mikroprozessoren und Speicherbausteinen große Bedeutung erlangt.
  • Flachdisplays und Solarzellenlaser mit Pulsen im Nanosekundenbereich strukturieren transparente Elektroden von Flachdisplays, bei Solarzellen wird durch Ritzen mit Festkörperlasern die Randisolierung eingebracht.
  • Leichtbaukomponenten aus Multimaterialsystemen wie Faserverbundwerkstoffen (Trennen, Besäumen, Oberflächenaktivierung und-reinigung), wo der Laser geradezu als Hoffnungsträger gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren gilt. Hier wird intensiv an der industriellen Produktionstauglichkeit gearbeitet, weil die Inhomogenität der Multimaterialsysteme den Bearbeitungsprozess ganz erheblich erschwert. Ziel ist die aufeinander optimale Abstimmung von Lasereigenschaft, Werkstoff sowie vor- bzw. nachgelagerten Verfahren.
  • Von Erzeugnisgruppen, die hoch-flexible und-produktive „kalte" Bearbeitung mit Ultrakurzpulslasern (UKP-Laser) erfordern. Hierzu zählen das schon angesprochene Abtragen (Versiegeln) und die leistungssteigernde Strukturierung von Dünnschicht-Solarzellen, das Schneiden gehärteter und entsprechend spröder Flat Panel Displays, das Bohren von Kontaktlöchern im Semicon (Halbleiter)-Bereich, das Schneiden von sprödharten Materialien wie Karbiden und Polykristallinem Diamant für Schleif- und Schneidwerkzeuge, das Schneiden von Stents und Implantaten aus Titan in der Medizintechnik und das „kalte" Laserbohren von Einspritzdüsen im Automobilbereich.
  • Von Bauteilen aus Aluminium im Leichtbau der Fahrzeugindustrien mit direkt eingesetzten Hochleistungsdiodenlasern (Fügeverfahren).

Bildquelle : Trumpf

Hein, Gerhard
Hein, Gerhard
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