Einzelpuls: individuell einstellbare Zeitabstände von Laserpulsen auch für UKP-Laser / „pulse on demand“

Gepulste Laser, insbesondere Ultrakurzpuls-Laser (UKP), werden zur effizienten Bearbeitung, bspw. beim Feinschneiden, Mikrobohren oder der Oberflächenfunktionalisierung, von unterschiedlichsten Materialien eingesetzt. Durch das neue, an der Universität Stuttgart entwickelte Verfahren kann nun
die zeitliche Reihenfolge der Laserpulse exakt an die Relativgeschwindigkeit der Bearbeitungsstation angepasst werden, wodurch ein Potenzial zur Effizienz- und Produktivitätssteigerung freigesetzt wird.

Gepulste Laser, insbesondere Ultrakurzpuls-Laser (UKP), ermöglichen heute bereits eine äußerst effiziente Bear­beitung wie z. B. Feinschneiden, Mikrobohren oder Ober­flächenfunktionalisierung von unterschiedlichsten Materi­alien wie Metallen, Nichtleitern oder Halbleitern. Auch Trenn- und Strukturierungsarbeiten können bei hohen Prozessgeschwindigkeiten äußerst präzise durchgeführt werden, und das sogar bei empfindlichen Materialver­bunden wie kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen.

Gepulste Laser werden aber auch für viele andere An­wendungen eingesetzt z. B. in der Messtechnik oder in der Forschung.

Ändert sich während der Materialbearbeitung die Relativgeschwindigkeit zwischen Laser und Werkstück, weil z. B. der Laserstrahl seine Richtung ändert, so verändert sich bei gleichem zeitlichem Abstand der Laserpulse deren räumlicher Abstand auf dem Werkstück. Das kann zu Qualitätsschwankungen in der Werkstückbearbeitung führen. Zur Vermeidung unerwünschter Abstände kann der Laser kurzfristig ausgeschaltet oder der Laserstrahl „gedumpt“ werden. Dies wiederum führt teilweise zu unerwünschten Veränderungen in den Pulseigenschaften. Jede Option hat bislang Qualitätsverschlechterungen zur Folge. Das hier vorgestellte, am Institut für Strahl­werkzeuge der Universität Stuttgart entwickelte Verfahren ist nun ein weiterer großer Schritt in der Produktivitäts­steigerung und Qualitätsverbesserung.

Bei dem neuen Verfahren werden die Laserpulse vollständig oder zum Teil in eine separate Speicher- und Verzögerungseinheit eingekoppelt. Durch Auskoppeln von Pulsen zu einem gewünschten Zeitpunkt aus der Einheit und Zurückführen dieser Pulse in den normalen Strahlengang kann die zeitliche Reihenfolge der Laserpulse exakt an die Relativgeschwindigkeit der Bearbeitungsstation angepasst werden. Umgekehrt kann bei gleichbleibender Relativgeschwindigkeit auch das Bearbeitungsmuster gezielt variiert werden.

Zusätzlich ist auch eine „pulse on demand“ Funktion oder ein „pulse burst mode“ realisierbar.

Das System eröffnet damit einen enorme Gestaltungsfreiraum für den Einsatz von UKP-Lasern in der Material­bearbeitung bei konstanter Bearbeitungsqualität.

• für jeden Puls ist der zeitliche Pulsabstand einstellbar
• „pulse on demand“ und „pulse burst mode“
• nachrüstbar zum Laser
• stabile Pulsenergie bei hoher Variabilität der Repetitionsrate
• enormes Potenzial zur Effizienz- und Produktivitätssteigerung
• verbesserte Bearbeitungsqualität

• Laserbearbeitung
• Messtechnik