Neue Technologien für innovative Produkte 3D Lasermaterialbearbeitung

Präsentation zum Thema: "Neue Technologien für innovative Produkte 3D Lasermaterialbearbeitung"—  Präsentation transkript:

1 Neue Technologien für innovative Produkte 3D Lasermaterialbearbeitung
Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008 Neue Technologien für innovative Produkte 3D Lasermaterialbearbeitung Fachhochschule Nordwestschweiz Hochschule für Technik Dipl.-Ing. Markus C. Krack Steinackerstrase 5 CH Windisch Markus C. Krack

2 Was möchten ich Ihnen mit diesem Vortrag heute vermitteln?
Eine kurze Einführung in die Technologie des 3D-Lasermaterialabtrags geben Aufzeigen der Einsatzgebiete mit aktuelle Beispielen Aufzeigen von zukünftige Entwicklung dieser Technologie Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

3 Produktionsvolumen Photonik Standort Schweiz 2007
Total Schweiz 3.1 Mrd. CHF ~1.4 Mrd. CHF Quelle: Swisslaser.net Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

4 Einsatzgebiete von Lasern in der Materialbearbeitung
Trennende Laserbearbeitung Abtragen Zerteilen Kavitäten Schneiden Strukturieren Bohren Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

5 Definition 3D-Lasermaterialabtrag (Laserengraving)
Geometrisch exakter schichtweiser Materialabtrag mittels eines Laserstrahls Laserengraving EDM Fräsen Verfahren Prinzip Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

6 Prozessablauf z Abtragstiefe bei Stahl ca. 0.5 mm bis 1.0 mm / Schicht
Vorschub des Laserstahls ca mm/s Abtragsrate bis ca. 1mm3 / min x y vf Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

7 Anlagenaufbau Lasereinheit (Diodengepumptes System Nd:Vanadat)
Pumpmodul 2 Scannerkopf Strahlaufweitung Auskoppelspiegel Ablenkspiegel (2x) X- Y-Achse l =1064 nm l = 950nm Laserstab Nd:Vanadat Akustooptischer Modulator (Q-Switch) l = 950nm Endspiegel Verfahreinheit Fokusebene Werkstück Pumpmodul 1 x / y Tisch Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

8 Anlagenaufbau Anlage für 3D Laserabtrag (l =1064nm) FOBA GP 9000
Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

9 Beispiele 3D-Lasermaterialbearbeitung
Spritzgusskavität für einen Kugelschreiberklipp 5 mm Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

10 Beispiele 3D-Lasermaterialbearbeitung
5 mm Spritzgusskavität Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

11 Beispiele 3D-Lasermaterialbearbeitung
0.5 mm Mikrokavität für Spritzguss Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

12 Beispiele 3D-Lasermaterialbearbeitung
Mikrokavität für Spritzguss Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

13 Beispiele 3D-Lasermaterialbearbeitung
Mikrostruktur für Prägung Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

14 Zielsetzung der Mikrobearbeitung mit Laser
Exakte Positionierung Kleine Strahldurchmesser Sehr gute Strahlqualität Hohe Puls zu Puls Stabilität Optimale Pulslängen Präzise Fein Kein Aufwurf X Y Z Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

15 Wellenlänge als Basis für die Feinheiten
l = 1064 nm Wellenlänge l = 532 nm Wellenlänge l = 355 nm Fokusebene Laserstrahl Fokusebene Laserstrahl Fokusebene Laserstrahl ØFokus ~ 0.3 mm ØFokus ~ 0.02 mm ØFokus ~ mm  Je kleiner die Wellenlänge, desto kleiner ist der erreichbar Fokusdurchmesser! Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

16 Zukunft in der 3D-Lasermaterialbearbeitung
Hohe Verdampfung Guter Abtrag MHz Höhere Pulsfrequenz Pulsfrequenz kHz Kürzere Pulsdauer Geringer Abtrag ms 10-6 ns 10-9 ps 10-12 fs 10-15 Pulsdauer Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

17 Zukunft in der 3D-Lasermaterialbearbeitung
Pulslänge im Nanosekundenbereich Pulslänge im Pikosekundenbereich Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

18 Zusammenfassung 3D-Lasermaterialbearbeitung wird bereits standardmässig zur Herstellung von kleinen Kavitäten und Strukturen eingesetzt. Durch neue Maschinenkonzepte (FOBA & DMG Sauer) wurde das Verfahren industrialisiert. Durch den Einsatz von Laserquellen mit einer sehr hohen Strahlqualität und kurzen Wellenlängen können immer kleinere und filigranere Bearbeitungsaufgaben ausgeführt werden. Ultrakurz gepulste Laser öffnen neue Anwendungsgebiete und unterstützten die fortschreitende Miniaturisierung. Es besteht jedoch noch Forschungs- und Entwicklungsbedarf im Bereich der Materialbearbeitung mit ultrakurz gepulsten Lasern Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008

19 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Formen aus Licht… …wir machen es! Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! IPPE der FHNW Institut für Produkt- und Produktionsengineering (IPPE) 26. September 2008