Kunststoffe mit Laserstrahlen bearbeiten

Um den Einsatz von Laserstrahlen bei der Herstellung von Mikrokanalbauteilen geht es in einem Forschungsprojekt der TH Mittelhessen in Friedberg. Mikrokanalbauteile sind Werkzeuge für eine miniaturisierte Analysetechnik in der Chemie und Biotechnologie. Sie werden unter anderem in der Wirkstoffforschung, der klinischen Diagnostik, der Umweltanalytik oder der Genom-Analyse eingesetzt. Die Kunststoffkomponenten bestehen aus einem Funktionskörper mit Mikrokammern und Mikrokanälen mit einer Breite von weniger als 0,5 mm. Sie werden mit einem Deckel flüssigkeits- und gasdicht abgeschlossen. Herkömmliche Schweiß- oder Klebeverfahren zum Verbinden von Funktionskörper und Deckel können die Kanäle verstopfen oder verformen. Auch laserbasierte Methoden stoßen bislang bei geringen Kanalabmessungen an Grenzen. Die Forscher vom Kompetenzzentrum für Optische Technologien und Systeme wollen die Absorption der Laserstrahlung auf die Oberfläche einer Bauteilkomponente begrenzen und damit auch das Schmelzvolumen einschränken. Dafür sollen die transparenten Kunststoffteile vor dem Laserstrahlschweißen durch ein Thermotransfer-Druckverfahren mit einem Laserabsorber beschichtet werden. Der Absorber soll verhindern, dass sich die Mikrokanalstruktur während des Schweißprozesses verändert. Das Land Hessen fördert das Vorhaben für ein Jahr mit 35 000 Euro. Partner ist World Precision Instruments, Inc., ein Hersteller von Laborbedarf mit Hauptsitz in den USA. Die aktuellen Arbeiten sieht der Projektleiter, Prof. Dr. Rolf Klein, als Grundlage für ein größeres Forschungsprojekt, in dem die Herstellung solcher Bauteile zur industriellen Produktionsreife gebracht wird. „Die Möglichkeit, die Mikrostruktur durch den örtlich begrenzten Fügeprozess noch kleiner zu dimensionieren und noch kompakter zu bauen, eröffnet zusätzliches Potenzial, Werkstoffe einzusparen und die Funktionalität zu optimieren“, so der Wissenschaftler.