Laserverfahren zur Herstellung gekrümmter Trennflächen in Glaskörpern ("3D-CUTRAMI")
Es wird ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Glaskörpern mit komplexer Formgebung entwickelt ("3D-CUTRAMI": 3D Cutting of Transparent Materials by Laser Indused Micro Cracks). Durch nichtlineare Absorption von Laserstrahlung kommt es im Inneren von Glas bei hohen Intensitäten zu kleinen "Mikro-Dots" (bekannt aus dem Kunstgewerbe). Dieser Effekt wird ausgenutzt, um mit gepulster Laserstrahlung durch enge Aneinanderreihung dieser Dots beliebige Freiformflächen im Glaskörper zu erzeugen. Somit lassen sich verschiedenste Sonderbauteile aus Glas herstellen (Abb. 1).
Es handelt sich hierbei um ein stark anwendungsorientiertes Forschungsthema, dessen Grundprinzip von der Laserinnenmarkierung von Glasbauteilen aus dem Kunstgewerbe bekannt ist: Durch nichtlineare Absorption von Laserstrahlung geeigneter Wellenlänge (z. B. λ = 1064 nm) kommt es im Inneren von Glas bei hohen Intensitäten (> 1 GW/cm2) zu einer Wechselwirkung, die als irreversibler Effekt von außen als kleiner Mikroeinbrand oder riss ("Mikro-Dot") erkennbar ist (Abb. 2). Dies lässt sich durch starke Fokussierung der Laserstrahlung innerhalb des Glasbauteils erzielen. Je nach gewünschtem optischen Effekt sind die einzelnen Mikro-Dots (< 100 µm) im Glasinneren in definierten Abständen zueinander eingebracht. Unterhalb eines definierten Abstands führt eine großflächige Verbindung der einzelnen Mikro-Dots zu einem durchgehenden "Flächenriss". Für die vollständige Trennung ist anschließend noch eine geringe mechanische Krafteinwirkung (z.B. Ultraschallbad) erforderlich. Eine Reduzierung der hohen Rauheit (Rz = 55µm)auf den Trennflächen ist durch Nachbearbeitung in Form von Schleifen/Polieren i. A. notwendig. Das neuartige 3D-CUTRAMI-Verfahren verspricht vielseitige Anwendungen, bspw. bei der Herstellung von Sonderbauteilen aus Glas (spezielle Optiken, Küvetten) als Prototypen oder Kleinserien (Abb. 1).
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