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Grundlagen der Lasertechnologie

Lasermaterialbearbeitung

Bei der Lasermaterialbearbeitung wird mithilfe von Laserenergie die Form bzw. das äußere Erscheinungsbild eines Materials verändert. Diese Methode der Materialmodifizierung bietet eine Reihe von Vorteilen, wie die Fähigkeit der schnellen Änderung von Konstruktionsmerkmalen, die Fertigung von Produkten ohne erforderliche Nachbearbeitung und die verbesserte Qualität des fertigen Produkts. Zudem bietet die Lasermaterialbearbeitung den Vorteil der Kompatibilität mit einer Vielzahl an Materialien. Zu kompatiblen Materialien zählen nicht metallische Materialien, wie Keramik, Verbundwerkstoffe, Kunststoffe/Polymere und Klebstoffe, sowie Metalle, wie Aluminium, Eisen, Edelstahl und Titan.

Laserenergie – Interaktion mit Materialien

Die durch Laserenergie erzeugte Wirkung, die mit einem Material interagiert, ist in erster Linie von der Wellenlänge und Leistungsstufe des Lasers, jedoch auch von den Absorptionseigenschaften und der chemischen Zusammensetzung des Materials abhängig.

Die bei der Lasermaterialbearbeitung üblichen Wellenlängen betragen 10,6 und 9,3 Mikrometer bei CO2-Lasern und 1,06 Mikrometer bei Faserlasern. Jeder Lasertyp verfügt über eine Reihe von Leistungsstufen, um die Interaktion zwischen Laserenergie und Material zu optimieren. Allerdings sind die Absorptionseigenschaften und die chemische Zusammensetzung des Materials sowie die gewünschten Ergebnisse bei der Auswahl von Lasertyp und Leistungsstufe von besonderer Relevanz.

Die Interaktion zwischen Laserenergie und Material hat die Abtragung und/oder Modifizierung des Materials zur Folge.

Abtragung von Material

Bei diesem physikalischen Vorgang wird Material entfernt. Dabei wird das Material entweder vollständig von der Ober- bis zur Unterseite durchtrennt oder teilweise von der Oberfläche des Materials bis zu einer vorgegebenen Tiefe abgetragen. Die Abtragung von Material wird beim Laserschneiden, -gravieren und bei der Tiefenmarkierung angewandt.

Bearbeitung der Materialoberfläche

Bei diesem physikalischen Vorgang werden die Eigenschaften und/oder das äußere Erscheinungsbild eines Materials verändert. Die Materialmodifizierung dient zur Markierung der Oberfläche eines Materials durch die Änderung des äußeren Erscheinungsbilds oder der Eigenschaften des Materials.

Die Begriffe Schneiden, Gravieren und Markieren werden im Allgemeinen als Laserverfahren bezeichnet. Je nach Kompatibilität des Materials werden entweder ein Einzelverfahren oder Mehrfachverfahren kombiniert angewandt.