Neue Wege in der Glasbearbeitung

Lasertechnik
04.10.2016
Erstellt von BMBF-Verbundvorhaben ScULP³T

Zeitaufgelöste Mikroskopie der Absorption ultrakurzer Laserpulse in Gläsern erlaubt maßgeschneiderte Wechselwirkung – präzises Trennen auch gehärteter Gläser.

Klaus Bergner (Friedrich-Schiller-Universität Jena), Malte Kumkar (TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH), Andreas Tünnermann (Friedrich-Schiller-Universität Jena), Stefan Nolte (Friedrich-Schiller-Universität Jena)

Der Einsatz ultrakurzer Laserpulse im Zeitbereich von einigen Piko- bis Femtosekunden eröffnet neuartige Anwendungsfelder der Glasbearbeitung. Hiermit können auch Substrate bearbeitet werden, die sich einer konventionellen Bearbeitung durch Sägen oder CO2 – Laserstrahlung entziehen. Beispielsweise können chemisch gehärte Gläser, die für mobile elektronische Geräte (u.a. Smartphone, Tablet) eingesetzt werden, oder ultradünne Proben (<100µm) präzise getrennt werden. Hierzu ist jedoch ein fundamentales Verständnis notwendig, um den hochgradig nichtlinearen Wechselwirkungsprozess zu steuern.

Die Analyse und Steuerung dieser Prozesse ist eines der Teilziele des im Rahmen der Fördermaßnahme „Effiziente Hochleistungs-Laserstrahlquellen EffiLAS“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundvorhabens „ScULP3T - Scaling Ultrafast Laser Productive Precision Processing Technology“. An diesem Projekt sind die Firmen TRUMPF Laser GmbH, Robert BOSCH GmbH und die SCHOTT AG sowie das Institut für Strahlwerkzeuge der Universität Stuttgart und das Institut für Angewandte Physik (IAP) der Friedrich-Schiller-Universität Jena beteiligt. Hauptziel ist es, Ultrakurzpulslaser mit einer mittleren Leistung bis zu 2 kW zu realisieren und diese Leistung für verschiedene Applikationen umzusetzen.

Am IAP in Jena wurde dazu ein neuartiges zeitaufgelöstes Mikroskopieverfahren aufgebaut, das Einblicke in die komplexe Wechselwirkungsphysik ermöglicht, um diese Prozesse zu analysieren und dann gezielt zu steuern. Erste Ergebnisse hierzu wurden im Juni im Rahmen eines eingeladenen Vortrags auf einer der weltweit größten Photonik-Konferenzen, der CLEO in den USA, präsentiert und diskutiert. Insbesondere das Verständnis zur laser-induzierten Plasmaentstehung und Relaxation sowie der daraus resultierenden Materialänderungen standen im Mittelpunkt der Untersuchungen. Es konnten grundlegende Prozesse zur Farbzentren- sowie Spannungsentstehung ermittelt werden, die maßgeschneiderte Modifikationen ermöglichen.

Doch das Innovationspotential dieses Ansatzes ist bei weitem noch nicht erschöpft. Weiterführende Arbeiten werden Aufschluss über komplexe Strahlformungsstrategien liefern, um eine effizientere Anpassung der Laserstrahlung auf das entsprechende Werkstück zu gewährleisten. Ziel hierbei ist es, flexiblere Konzepte zu erarbeiten, die Produktivität zu steigern und die Technologie in die Produktion zu überführen.

Weitere Informationen:

Zum Projekt ScULP3T