Lasermaterialbearbeitung

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

In den Jahren 1916 und 1917 wurde durch die Arbeiten zum „Energieaustausch durch Strahlung“ von A. Einstein zum ersten Mal die stimulierte Emission beschrieben, die den wichtigsten physikalischen Grundeffekt des Lasers (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) darstellt.

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

2. Grundlagen der Lasertechnik

Zusammenfassung

Im Laufe der menschlichen Entwicklung ist das Aussenden von Licht (Emission) mit unterschiedlichen technischen Konzepten (Glühlampe, Leuchtstoffröhre, LED etc.) erfolgreich umgesetzt worden. Die Strahlungsquellen unterscheiden sich neben den Wirkprinzipien und vielen technischen Details auch in der Qualität der Strahlung. Was unter dem Begriff „Qualität“ zu verstehen ist wird in diesem Kapitel näher ausgeführt.

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

3. Laserstrahlungsquellen

Zusammenfassung

Die Verfügbarkeit verschiedener laseraktiver Medien gestattet den Aufbau sehr unterschiedlicher Laserstrahlungsquellen, die speziell für die unterschiedlichen Einsatzbereiche, z. B. Kommunikationstechnik, Messtechnik und Lasermaterialbearbeitung, entwickelt wurden. In dem nachfolgenden Kapitel werden ausschließlich jene Laserstrahlungsquellen vorgestellt, die eine große Relevanz für den Einsatz in LMB-Anlagen aufweisen.

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

4. Laserstrahleigenschaften und -parameter

Zusammenfassung

Die Eigenschaften der Laserstrahlung lassen sich in räumliche und zeitliche Merkmale unterscheiden. Sie beschreiben u. a. das Ausbreitungsverhalten der Strahlung, das Kohärenzverhalten, die Strahlqualität oder aber die Polarisation. Die verschiedenen Strahlparameter kennzeichnen die physikalischen Größen der elektromagnetischen Strahlung.

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

5. Wechselwirkungsprozesse

Zusammenfassung

Für alle LMB-Verfahren wird die Eigenschaft des Lasers, kohärente Strahlung auf kleine Flächen zu fokussieren, ausgenutzt. Dadurch sind sehr hohe Intensitäten (Leistungsdichten) für den Wechselwirkungsprozess verfügbar. Unter einer Vielzahl von Prozessparametern, die die Bearbeitung beeinflussen und die erreichbare Qualität der Produkte maßgeblich bestimmen, ist die Absorption der einfallenden Laserstrahlen eine entscheidende Größe. Sie hängt von verschiedenen Parametern, insbesondere von der Wellenlänge und den Werkstoffeigenschaften, ab.

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

6. Lasermaterialbearbeitungsanlagen

Zusammenfassung

Die in der Lasermaterialbearbeitung zum Einsatz kommenden Anlagen sind sehr vielgestaltig und müssen den geforderten Bearbeitungsaufgaben aufgrund der meist hohen Investitionskosten sehr sorgsam angepasst werden. Grundsätzlich unterscheiden sich Lasermaterialbearbeitungsanlagen zunächst nach dem Kriterium Flexibilität.

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

7. Verfahren der Lasermaterialbearbeitung

Zusammenfassung

Je nach Anwendung und Einsatzkriterien können die Lasermaterialbearbeitungsverfahren unterschiedlichen Fertigungshauptgruppen zugeordnet werden.

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

8. Bearbeitung von Glaswerkstoffen

Zusammenfassung

Ähnlich wie bei der Bearbeitung metallischer Werkstoffe gibt es auch für die Bearbeitung von Glaswerkstoffen eine Vielzahl von Parametern und Prozessgrößen, die für das Bearbeitungsergebnis signifikant sind. Auch hierbei spielt die Prozessbeherrschung, insbesondere die komplexe Betrachtungsweise des Wechselwirkungsprozesses (Laserstrahlung und Glaswerkstoff), eine entscheidende Rolle für das Bearbeitungsergebnis. In Bild 8.1 sind wichtige Parameter und Einflussgrößen zusammengestellt, die in den folgenden Ausführungen für die jeweiligen Arbeitsverfahren näher betrachtet werden.

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

9. Bearbeitung von Kunst- und Verbundwerkstoffen

Zusammenfassung

Das Bearbeiten von Kunst- und Verbundwerkstoffen mit Laserstrahlung hat in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erfahren. Das begründet sich einerseits in der Entwicklung effizienter Strahlungsquellen und andererseits in der Verfügbarkeit neuer Polymerwerkstoffe, deren Eigenschaften speziell auf die Lasertechnologie ausgerichtet sind. So stehen bspw. für das Beschriften und Schweißen spezielle Additive zur Verfügung, die ausgewählte Werkstoffeigenschaften für den Laserprozess optimieren.

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

10. Lasersicherheit

Zusammenfassung

Laserstrahlung kann aufgrund ihrer Eigenschaften und der aus der Bündelung resultierenden Energiebzw. Leistungsdichte eine Gefährdung für den Menschen darstellen. Eine unmittelbare Gefahr ergibt sich aus der Wechselwirkung der Laserstrahlung mit biologischem Gewebe, insbesondere des Auges und der Haut.

Jens Bliedtner, Hartmut Müller, Andrea Barz

Backmatter