Lasermikrobohren

Das Bohren von Mikrolöchern mit wohl definierter Geometrie gewinnt in verschiedensten Bereichen der Industrie zunehmend an Bedeutung. Die Anwendungen sind dabei äußerst vielfältig. Das Laserbohren mit unterschiedlichsten Bohrstrategien hat sich dabei als Fertigungstechnik etabliert und in vielen Bereichen gegenüber den konventionellen Herstellungsverfahren durchgesetzt. Die Einsatzgebiete reichen dabei von der Herstellung von Mikrobohrungen in Durchflussfiltern und Sieben über Bohrungen in Hochleistungssolarzellen bis hin zu Einspritzdüsen in der Automobilindustrie. Aber auch bei der Herstellung von Inkjetdruckdüsen kann die Lasertechnik aufgrund der berührungslosen Bearbeitung, des punktgenau dosierbaren Energieeintrags, der geringen Wärmezufuhr ins Material sowie der Präzision und Reproduzierbarkeit punkten. Zusätzliche Vorteile entstehen durch die Flexibilität in der Bohrungsgeometrie. So können beispielsweise durch Variationen in der Bearbeitungsstrategie Mikrobohrungen mit einem großen Aspektverhältnis (Verhältnis Bohrtiefe zu Bohrungsdurchmesser) oder auch Löcher mit definierten Wandwinkeln hergestellt werden.

Je nach Anwendung und Aufgabe kommen bei der Herstellung dieser Mikrobohrungen unterschiedliche Laser zum Einsatz. Während für Kunststoffe oft Excimer-Laser oder Festkörperlaser im UV-Bereich verwendet werden, sind es in der Metallbearbeitung meistens Festkörperlaser im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich. Dabei kommen Pulslängen im Bereich von wenigen Nano-, Piko- oder Femtosekunden zum Einsatz.

Die Wahl des richtigen Lasers allein ist für den Erfolg nicht ausreichend. Auch das entsprechende Bohrverfahren spielt eine entscheidende Rolle. Bekannte Bohrtechniken sind das Perkussionsbohren und das Trepanieren. Beim Perkussionsbohren werden mehrere Laserpulse auf die Oberfläche des Materials geführt bis das Loch die gewünschte Bohrtiefe erreicht hat. Die Strahlführung ist bei diesen Verfahren statisch. Je nach Fokuslage lässt sich so eine Bohrung mit festem Durchmesser oder variabler Bohrungsgeometrie realisieren. Dieses Verfahren stellt ein sehr schnelles Bohrverfahren dar, bei dem mehrere hundert- oder tausend Bohrungen pro Sekunde erzeugt werden können. Jedoch gerät dieses Verfahren bei hohen Qualitätsansprüchen an seine Grenzen.

Ein großes Entwicklungspotenzial bietet daher der Einsatz von Laserbohrköpfen oder speziellen Bearbeitungsstrategien für die Erzeugung von Mikrolöchern mit kontrollierbarer Konizität in unterschiedlichen Materialien.