Die Zukunft der ultraschnellen Präzisionsbearbeitung

Die Präzisionsbearbeitung ist ein wichtiger Bestandteil der Laserfertigung. Sie hat sich von frühen Festkörperlasern im Nanosekundenbereich (grün/ultraviolett) über Pikosekunden- und Femtosekundenlaser bis hin zu Ultrakurzpulslasern entwickelt, die heute den Markt dominieren. Welchen Entwicklungstrend wird die ultraschnelle Präzisionsbearbeitung in Zukunft prägen?

Ultrakurzpulslaser waren die ersten, die auf der Festkörperlasertechnologie basierten. Festkörperlaser zeichnen sich durch hohe Ausgangsleistung, hohe Stabilität und gute Kontrollierbarkeit aus. Sie stellen die Weiterentwicklung von Nanosekunden-/Subnanosekunden-Festkörperlasern dar, weshalb der Ersatz von Nanosekunden-Festkörperlasern durch Pikosekunden-/Femtosekunden-Festkörperlaser logisch erscheint. Faserlaser erfreuen sich großer Beliebtheit, und auch Ultrakurzpulslaser haben sich zunehmend in Richtung Faserlaser entwickelt. Pikosekunden-/Femtosekunden-Faserlaser sind rasant auf dem Markt erschienen und konkurrieren nun mit ultrakurzpulsigen Festkörperlasern.

Ein wichtiges Merkmal ultraschneller Laser ist der Übergang von Infrarot zu Ultraviolett. Die Bearbeitung mit Infrarot-Pikosekundenlasern erzielt nahezu perfekte Ergebnisse beim Schneiden und Bohren von Glas, Keramiksubstraten, Wafern usw. Ultraviolettes Licht ermöglicht jedoch dank ultrakurzer Pulse eine extrem schonende Bearbeitung, bei der das Material beim Stanzen und Schneiden nahezu keine Brandspuren aufweist und somit eine perfekte Bearbeitung erreicht wird.

Der technologische Entwicklungstrend bei Ultrakurzpulslasern geht hin zur Leistungssteigerung – von anfänglich 3 bis 5 Watt auf aktuell 100 Watt. Für die Präzisionsbearbeitung werden derzeit üblicherweise Leistungen zwischen 20 und 50 Watt genutzt. Ein deutsches Institut beschäftigt sich bereits mit der Entwicklung von Ultrakurzpulslasern im Kilowattbereich. (S&A) ultraschneller Laserkühler Die Serie erfüllt die Kühlbedürfnisse der meisten ultraschnellen Laser auf dem Markt und erweitert die Produktpalette der S&A-Kühler entsprechend den Marktveränderungen.

Aufgrund von Faktoren wie COVID-19 und der unsicheren Wirtschaftslage wird die Nachfrage nach Unterhaltungselektronik wie Uhren und Tablets im Jahr 2022 verhalten ausfallen, und die Nachfrage nach Ultrakurzpulslasern für Leiterplatten, Displays und LEDs wird zurückgehen. Lediglich die Bereiche Kreis- und Chipfertigung konnten bisher wachsen, während die Präzisionsbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern vor Herausforderungen steht.

Der Schlüssel zur Zukunft ultraschneller Laser liegt in der Leistungssteigerung und der Erschließung neuer Anwendungsszenarien. Hundert-Watt-Pikosekundenlaser werden zukünftig Standard sein. Laser mit hoher Wiederholrate und hoher Pulsenergie ermöglichen noch größere Bearbeitungsmöglichkeiten, wie beispielsweise das Schneiden und Bohren von bis zu 8 mm dickem Glas. Der UV-Pikosekundenlaser ist nahezu spannungsfrei und eignet sich daher für die Bearbeitung hochempfindlicher Materialien, wie etwa das Schneiden von Stents und anderen empfindlichen Medizinprodukten.

In der Elektronikfertigung, der Luft- und Raumfahrt, der Biomedizin, der Halbleiterindustrie und anderen Branchen werden zahlreiche Präzisionsbearbeitungen von Bauteilen erforderlich sein, wobei die berührungslose Laserbearbeitung die beste Wahl darstellt. Mit der Erholung der Wirtschaft wird die Anwendung von Ultrakurzpulslasern unweigerlich wieder stark an Bedeutung gewinnen.