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Laser gibt dem Bauteil Struktur

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Laser gibt dem Bauteil Struktur

Mikrostrukturierung | Ausschlaggebend für den wirtschaftlichen und therapeutischen Erfolg eines medizintechnischen Produkts sind häufig Eigenschaften der Oberfläche wie Rauheit, Topografie und Schichtdicke. Mit dem Laser erhalten Bauteile filigrane Mikrostrukturen oder spezifische Funktionen.

In der Medizintechnik geht es vor allem darum, Bauteile aus zertifizierten Werkstoffen – wie beispielsweise inerten Keramiken – mit Mikrobohrungen, Mikrokanälen und funktionalen Oberflächeneigenschaften auszustatten. Die Laserbearbeitung mit UKP-Lasern, wie sie die Pulsar Photonics GmbH aus Herzogenrath anbietet, ermöglicht dabei aufgrund der hohen Strukturauflösung und der großen Breite an bearbeitbaren Werkstoffen die Möglichkeit, Mikrobauteile auch mit komplexen Strukturanforderungen herzustellen. Die Strukturierung der Mikroteile kann dabei durch eine Kombination von verschiedenen Laserprozessen erzielt werden.

Durch Wendelschneiden lassen sich präzise Schnitte mit hoher Kantenqualität mit Materialstärken bis etwa 0,8 mm in Metallen und etwa 0,6 mm in Keramiken realisieren. Präzise Mikrobohrungen können durch ein Wendelbohrprozess oder durch Perkussionsbohren erstellt werden. Zur Herstellung von Mikrokanälen für das präzise Führen von Fluiden, elektrischen Kontaktierungen oder weiteren Mikrobauteilen kommen Laserabtragsprozesse zum Einsatz. Und für das Erzeugen mikrostrukturierter Oberflächen eignet sich die Bearbeitung mit einem Ultrakurzpulslaser ideal.
Durch den gezielten Materialabtrag sind UKP-Laserstrukturierungen sehr präzise und beeinflussen die Eigenschaften des umliegenden Materials nicht. Die Einsatzbereiche sind dadurch vielfältig: Mit Hilfe der Feinbearbeitung können Mikrostrukturen erzeugt werden, so genannte funktionale Oberflächen, die neben einer Änderung der Benetzbarkeit oder der Hafteigenschaften auch reibungs- und verschleißminimierende Effekte hervorrufen. Durch Lasermikrostrukturierungen lässt sich zudem die Schmiermittelförderung nachweislich um bis zu 25 % steigern und somit die mechanische Abnutzung stark reduzieren, so die Laserspezialisten aus Herzogenrath. Die UKP-Laserstrukturierung eröffne wort-wörtlich neue Maßstäbe für die Funktionalisierung von Oberflächen oder die Strukturierung von Mikrobauteilen, heißt es.
Neben diesen Funktionen werden haptisch ansprechende oder optisch wirksame Strukturen eingesetzt, beispielsweise zur Lichtstreuung, sowie Strukturen mit hydrodynamischen Eigenschaften. Durch den Einsatz von ultrakurz-gepulsten Lasern kann eine schmelzarme und gratfreie Strukturierung mit hoher Präzision in nahezu allen Materialien ermöglicht werden, so dass keine Nacharbeitung notwendig ist. Abhängig vom Material und den herzustellenden Stückzahlen erfolgt die Laserbearbeitung entweder direkt auf dem Bauteil oder replikativ während eines Ur- oder Umformprozesses, wie dem Spritzguss.
Die Laserbearbeitung von Metalloberflächen mit der Ultrakurzpuls-Lasertechnologie ermöglicht die Erzeugung von ultrahydrophilen und ultrahydrophoben funktionalen Oberflächen. Durch die UKP-Laserstrukturierung werden extrem raue Oberflächen erzeugt, die in Verbindung mit einer chemischen Beschichtung wasserabweisende oder wasseranziehende Eigenschaften aufweisen können. Die Verwendung des gebündelten Lichtstrahls ermöglicht dabei eine großflächige Aufbringung der Strukturen oder eine Feinbearbeitung selektiver Materialbereiche.
Charakteristisch für diese funktionalen Oberflächen ist neben der Änderung des Benetzungsverhaltens auch eine hohe Lichtabsorption. Das einfallende Licht bricht sich an den erzeugten Mikrostrukturen derart diffus, dass eine Rückreflexion ausbleibt. In Folge erscheint die funktionale Oberfläche schwarz. (su) ■
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