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Laserbearbeitung mit Femtosekunden UKP-Laser

UKP-Laserbearbeitung mit Femtosekundenlaser

Unsere UKP-fs-Laserbearbeitung definiert die Grenzen der Mikrotechnik neu. Durch den Einsatz von Femtosekunden-Pulsen realisieren wir Oberflächenstrukturen, Schnitte und Bohrungen in einer Qualität, die herkömmliche Verfahren nicht erreichen.

Präzision ohne thermischen Einfluss
Die Ultrakurzpuls-Laserbearbeitung (UKP) mittels Femtosekundenlaser ist das High-End-Verfahren für die rückstandsfreie und hochpräzise Bearbeitung empfindlicher Materialien. KMLT® nutzt diese Technologie, um Strukturen im Sub-Mikrometerbereich zu realisieren, bei denen herkömmliche Laserverfahren an ihre thermischen Grenzen stoßen.
Durch die extrem kurzen Pulse im Bereich von Femtosekunden (10-15 s oder 0,000 000 000 000 001 s) wird das Material direkt verdampft (Sublimation), noch bevor Wärme in das umliegende Gefüge geleitet werden kann. Das Ergebnis ist eine „kalte“ Bearbeitung mit höchster Oberflächengüte.

UKP fs-Laser

Vorteile unserer UKP-Laserbearbeitung
• Thermische Neutralität: Keine Wärmeeinflusszonen, kein Verzug und keine Gefügeänderungen – ideal für sensible Bauteile.
• Makellose Oberflächen: Gratfreie Schnittkanten und glatte Strukturen machen eine mechanische oder chemische Nachbearbeitung meist überflüssig.
• Materialvielfalt: Wir bearbeiten nahezu alles – von gehärteten Stählen und technischen Keramiken bis hin zu hochsensiblen Polymeren und Verbundwerkstoffen.
• Geometrische Freiheit: Realisierung kleinster Radien, spitzer Winkel und komplexer 3D-Strukturen mit Toleranzen im einstelligen Mikrometerbereich von bis zu ±1 µm.

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Der Vergleich: Nano, Piko und Femto im Fokus

In der Lasermikrobearbeitung bestimmt die Pulsdauer maßgeblich die Qualität des Ergebnisses. Je kürzer der Impuls, desto geringer ist der thermische Einfluss auf das Bauteil.

  1. Nanosekundenlaser (ns): Der Klassiker

Bewährt für Standardaufgaben. Durch die längere Einwirkzeit entsteht Schmelze, was oft Nacharbeit (z.B. Schleifen oder Polieren) erfordert.

  • Pulsdauer: 10-9 s
  • Funktionsweise: Das Material wird bis zum Schmelzpunkt erhitzt und verdampft.
  • Ergebnis: Es entsteht eine Schmelzschicht sowie eine merkliche Wärmeeinflusszone (WEZ). Oft ist eine mechanische oder chemische Nacharbeit (z.B. Elektropolieren) nötig, um Grate zu entfernen.

  1. Pikosekundenlaser (ps): Die Brückentechnologie

Ein signifikanter Sprung in der Präzision im Vergleich mit dem Nanosekundenlaser. Die Wärmeentwicklung ist bereits stark reduziert, was für viele industrielle Anwendungen ein optimales Preis-Leistungs-Verhältnis bietet.

  • Pulsdauer: 10-12 s  (ein Billionstel einer Sekunde).
  • Funktionsweise: Fast gratfrei, deutlich reduzierter thermischer Einfluss im Vergleich zum ns-Laser. Die Energie wird so schnell eingebracht, dass eine Bildung von Schmelze minimiert wird.
  • Einsatz: Ideal für Anwendungen, die eine recht hohe Präzision erfordern, bei denen der Femtosekunden-Laser ökonomisch noch nicht notwendig ist.

  1. Femtosekundenlaser (fs): Das Nonplusultra der UKP-Technologie bei KMLT®

Die Spitze des technisch Machbaren für die industrielle Serienfertigung. Durch die nahezu vollständige Eliminierung der Schmelzphase erreichen wir maximale Genauigkeit bei minimalster, vernachlässigbarer thermischer Belastung – ein entscheidender Faktor für die Hochleistungskomponenten der Medizintechnik und Mikrooptik.

  • Pulsdauer: 10-15 s (ein Billiardstel einer Sekunde).
  • Funktionsweise: Es erfolgt eine „kalte“ Abtragung durch direkte Sublimation. Das Material geht sofort vom festen in den gasförmigen Zustand über, ohne zu schmelzen.
  • Vorteil: Absolut rückstandsfreie Ergebnisse, keine Oxidation und höchste Kantenqualität im Sub-Mikrometerbereich. Selbst temperaturempfindlichste Materialien oder transparente Stoffe (wie Glas oder Polymere) lassen sich perfekt bearbeiten.

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Anwendungsbereiche

  • Medizintechnik: Fertigung von Stents, chirurgischen Instrumenten oder Implantaten aus Titan und Nitinol ohne thermische Rückstände.
  • Mikroelektronik und Halbleiter: Präzises Schneiden von Wafern, Keramiksubstraten oder flexiblen Leiterplatten.
  • Uhren- und Feinwerktechnik: Herstellung filigraner Zahnräder und Zeiger mit perfekten Funktionskanten.
  • Oberflächenstrukturierung: Erzeugung funktionaler Mikro- und Nanostrukturen (z.B. hydrophobe Oberflächen oder Reibungsreduzierung).