Der Einsatz von Laserlicht zur Materialbearbeitung nimmt zu, beispielsweise im Bereich der dreidimensionalen Laserdirektstrukturierung oder beim Mikroschweißen für Mikrofluidik. Als Einstieg oder für die Serienfertigung können Hersteller auf externe Spezialisten zugreifen.
Der Laser hat sich in der Fertigung auf breiter Front durchgesetzt: Geringe Werkzeugkosten, hohe Prozesssicherheit und ein sauberer, schonender Produktionsprozess sprechen für den Laser. Das ist insbesondere im sensiblen Bereich der Medizintechnik erwünscht. Da keine oder nur geringe Kräfte in den Bearbeitungsprozess einfließen, fallen die Bauteilaufnahmen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren deutlich einfacher und damit preisgünstiger aus. Und auch in der Entwicklungsphase kann der Laser punkten: Änderungen an Konturen erfordern nur eine softwaremäßige Anpassung der Wege, die der Laserstrahl überschreibt.
Die Laserbearbeitung ist nicht nur für High-Volume-Projekte effizient. Durch die Dienstleistungsfertigung beziehungsweise -materialbearbeitung können auch kleinere und mittlere Stückzahlen ohne eigene Laser- Produktionslinien realisiert werden. Die Verlagerung zu Dienstleistern nach Osteuropa oder Asien hat sich oft wegen des logistischen Aufwands, schwieriger Abstimmprozesse, zeitlicher Verzögerungen und wachsender Qualitätsanforderungen als nicht zeitgemäß erwiesen.
Die Laser Micronics GmbH, seit 1989 Dienstleister für die Laser-Mikromaterialbearbeitung in Deutschland, bearbeitet an den Standorten Garbsen bei Hannover und Erlangen für Kunden aus der Automobil-, Medizin-/Pharma- und Consumerindustrie bis zu 5 Millionen kundenspezifische Bauteile pro Jahr. Der Dienstleister ist ein Spezialist für die industrielle Laser-Mikromaterialbearbeitung und Prozessentwicklung mit einem breiten Angebotsspektrum von Machbarkeitsstudien über die Prototypenfertigung bis hin zur Serienfertigung in 100 000er-Stückzahlen. Auch Consulting-Aufgaben werden übernommen.
Entgegen den meisten konventionellen Verfahren arbeitet der Laser partikelfrei, benötigt keine Zusatzstoffe und kann im Reinraum stattfinden. Darüber hinaus verfügt die Technologie über gut entwickelte Verfahren zur Prozessüberwachung und lückenloses Tracking&Tracing. Sollen für besonders hohe Anforderungen der Medizintechnik die Bauteile nach der Fertigung einzeln qualifiziert werden, können zusätzlich zerstörungsfreie Prüfverfahren wie Ultraschall- oder Röntgenuntersuchungen genutzt werden. Durch die Vielfalt der zur Verfügung stehenden Laserstrahlquellen sind die Anwendungsgebiete nahezu unbegrenzt:
Beim MID (Molded Interconnect Devices) werden beispielsweise aus einfachen Spritzguss-Bauteilen hochwertige Elektronikkomponenten. Dazu lassen sich die mechanischen Bauteile per Laserdirektstrukturierung als dreidimensionaler Träger für Leiterbahnen nutzen. Der Laserstrahl schreibt das Layout direkt auf das spritzgegossene Kunststoffelement, und diese Strukturen werden anschließend stromlos metallisiert. Gewicht und Abmessungen des Bauteils können so reduziert werden.
Beim Laserschweißen von Kunststoffen überschreitet der Laser die Grenzen der traditionellen Fügeverfahren. LaserMicronics verbindet dabei Kunststoffbauteile mit innovativen Schweißmethoden und ermöglicht seinen Kunden so die erfolgreiche Umsetzung neuer Produktideen, die mit anderen Schweißverfahren bisher nicht möglich waren. Angewendet werden alle Varianten des Laserstrahl-Kunststoffschweißens wie Quasisimultan-, Kontur- und Radialschweißen.
Beispielsweise in der Mikrofluidik beweist das Laserschweißen seine Qualität und Eignung, weil für winzige Kanäle extrem exakte und feine Schweißnähte in höchster Präzision erforderlich sind. So lässt sich für eine Mikroflui- dik-Kartusche eine 2 m lange Schweißnaht sicher, partikelfrei, absolut dicht und dabei mit exakten Kanalquerschnitten realisieren.
Weitere mögliche Technologien sind unter anderem das Laserschneiden von Leiterplatten, um flexible, starr-flexible, dünne Multilayer oder sogar Keramiken mit höchster Präzision in beliebigen Konturen zu schneiden. UV-, IR- und CO2-Laser können ihre Stärken bei der Mikromaterialbearbeitung voll ausspielen. Oder auch die Leiterplattenreparatur und -nacharbeit für hochkomplexe Konturen, das Schneiden von Mikrometallteilen sowie das Laser Direct Patterning zur Herstellung von Feinstleiterstrukturen, wie beispielsweise für Blutzuckersensoren.
Malte Borges LPKF, Garbsen
Ihr Stichwort
- Lasertechnik
- Externer Dienstleister
- Materialbearbeitung
- Kunststoffschweißen
- Qualitätsanforderungen
- UV-Lasersysteme (355 nm) sind besonders für die präzise Mikrobearbeitung von Metallen, Kunststoffen, keramischen Materialien und Materialverbunden geeignet.
- IR-Lasersysteme (1064 nm) stehen als diodengepumpte Festkörper-Laser, Dioden- und Faserlaser zur Verfügung. Einsatzgebiete sind das Laser-Kunststoffschweißen, die Blechbearbeitung und MID.
- Excimer-Lasersysteme (248 und 308 nm) eignen sich besonders für die Strukturierung dünner Metallschichten im Maskenprojektionsverfahren mit Strukturen kleiner 10 µm.
- CO2-Lasersysteme (9400 nm) werden beim wirtschaftlichen Nutzentrennen in der Serienproduktion eingesetzt.
Die Technologie
Moderne Lasersysteme überzeugen mit Präzision und Flexibilität. Sie strukturieren, schneiden, bohren und fügen zusammen – und das hochpräzise, schonend, sauber und schnell. Das Spektrum der Anwendungen für diese Alleskönner wird dabei immer größer.
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