ANWENDUNG

MIKROSTRUKTURIERUNG

Mikrostrukturierte Oberflächen weisen ein hohes technisches und ökonomisches Potenzial auf. Die Einsatzbereiche sind vielfältig: Funktionale Oberflächen können neben einer Änderung der Benetzbarkeit oder der Hafteigenschaften auch reibungs- und verschleißminimierende Effekte hervorrufen.

Neben diesen Funktionen werden zum Beispiel haptisch ansprechende oder optisch wirksame Strukturen zur Lichtstreuung, sowie Strukturen mit hydrodynamischen Eigenschaften eingesetzt. Durch den Einsatz von ultrakurz gepulsten Lasern kann eine schmelzarme und gratfreie Strukturierung mit hoher Präzision in nahezu allen Materialien ermöglicht werden, so dass keine Nacharbeitung notwendig ist. Abhängig vom Material und den herzustellenden Stückzahlen erfolgt die Strukturierung entweder direkt auf dem Bauteil oder replikativ während eines Ur- oder Umformprozesses, wie dem Spritzguss.

FUNKTIONALE OBERFLÄCHEN

Funktionale Oberflächen, also Oberflächen mit gezielt angepassten Eigenschaften, eröffnen ein breites Feld der Bauteiloptimierung. Dabei werden häufig Mikrostrukturen eingesetzt, die aus der Botanik oder der Tierwelt kopiert werden. Neben benetzungsändernden Strukturen, die bei der Lotuspflanze stark wasserabweisende Eigenschaften erzeugen, sind dies auch reibungsminimierende Strukturen mit verbessertem Reibwiderstand von fluidumströmten Körpern.

Mikrostrukturen in flächigen Reibkontakten wie Gleitlagern oder Axiallagern können gezielt das Reibverhalten von Bauteilen verändern.

Näpfchenstrukturen auf der Oberfläche agieren als Schmierdepot oder bewirken einen gezielten Druckaufbau des Schmierstoffs ähnlich wie bei einem hydrodynamischen Gleitlager.

Förderstrukturen können einen gezielten Schmiermitteltransport in Mangel-schmierbereiche bewirken oder das Leckageverhalten verbessern. Reibung und Verschleiß können so minimiert und die Lebensdauer des Bauteils erhöht werden.

MIKROBOHREN

Mikrobohrungen finden sich in einer Vielzahl von technischen Produkten und können durch eine Reihe von Verfahren hergestellt werden. Die Anforderungen an Bohrungen und Bohrprozesse sind vielfältig und liegen unter anderem in einer hohen Präzision der Bohrungsgeometrie, der Reproduzierbarkeit und der Produktivität des Prozesses.

Mit Laserstrahlung können Bohrungen im Bereich von wenigen Mikro- bis zu einigen Millimetern mit hoher Reproduzierbarkeit in nahezu allen Materialien hergestellt werden. Hierzu stehen verschiedene Laserbohrverfahren zur Verfügung, die anforderungsabhängigen Bohrraten von bis zu einigen tausend Löchern pro Sekunde bei hoher Präzision mit geringen Oberflächenrauhigkeiten und nahezu keiner Gratbildung ermöglichen.

FEINSCHNEIDEN

Klassisches Laserschneiden ist ein seit vielen Jahren fest etablierter Prozess, der sich durch hohe Schnittgeschwindigkeiten bei maximaler geometrischer Freiheit der Schnittkontur auszeichnet. Eine Vielzahl an Materialien kann auf diese Weise allerdings nicht bearbeitet werden.

Beim Schneiden mit (ultra)kurz gepulster Laserstrahlung wird der Schnitt durch einen schichtweisen Materialabtrag ohne thermische Beeinflussung von Randbereichen erzeugt. So können Schnitte auch in sprödharten und temperatursensitiven Materialien oder in dünnen Folien erzeugt werden. Dabei können sehr hohe Schnittqualitäten mit senkrechten Schnittkanten ohne Schmelzränder und geringen Rauheitswerten erreicht werden.