Die Zukunft der ultraschnellen Präzisionsbearbeitung

Die Präzisionsbearbeitung ist ein wichtiger Bestandteil der Laserfertigung. Sie hat sich von den frühen Festkörper-Nanosekunden-Grün-/Ultraviolettlasern über Pikosekunden- und Femtosekundenlaser zu Ultrakurzpulslasern entwickelt. Wie sieht der zukünftige Entwicklungstrend der Ultrakurzpuls-Präzisionsbearbeitung aus?

Ultrakurzpulslaser waren die ersten, die den Weg der Festkörperlasertechnologie beschritten. Festkörperlaser zeichnen sich durch hohe Ausgangsleistung, hohe Stabilität und gute Steuerbarkeit aus. Sie stellen die Weiterentwicklung von Nanosekunden-/Subnanosekunden-Festkörperlasern dar, sodass die Ablösung von Nanosekunden-Festkörperlasern durch Pikosekunden-/Femtosekunden-Festkörperlaser logisch ist. Faserlaser erfreuen sich großer Beliebtheit, und auch Ultrakurzpulslaser haben sich in Richtung Faserlaser entwickelt, und Pikosekunden-/Femtosekunden-Faserlaser haben sich schnell entwickelt und konkurrieren mit Festkörper-Ultrakurzpulslasern.

Ein wichtiges Merkmal ultraschneller Laser ist die Umstellung von Infrarot auf Ultraviolett. Die Infrarot-Pikosekundenlaserbearbeitung erzielt nahezu perfekte Ergebnisse beim Schneiden und Bohren von Glas, Keramiksubstraten, Waferschneiden usw. Das ultraviolette Licht mit ultrakurzen Impulsen ermöglicht jedoch eine extreme „Kaltbearbeitung“, und beim Stanzen und Schneiden des Materials entstehen nahezu keine Brandspuren, wodurch eine perfekte Bearbeitung erreicht wird.

Der technologische Trend bei Ultrakurzpulslasern geht in Richtung Leistungssteigerung , von anfänglich 3 Watt und 5 Watt auf aktuell 100 Watt. Für die Präzisionsbearbeitung werden derzeit üblicherweise Leistungen zwischen 20 und 50 Watt benötigt. Ein deutsches Institut hat sich nun mit der Problematik der Ultrakurzpulslaser im Kilowattbereich befasst. Die Ultrakurzpulslaser der Serie S&A Kühler erfüllen die Kühlanforderungen der meisten Ultrakurzpulslaser auf dem Markt und erweitern die Produktlinie 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 schleppend verlaufen, und die Nachfrage nach ultraschnellen Lasern für Leiterplatten, Displays und LEDs wird sinken. Lediglich die Bereiche Kreis und Chip wurden vorangetrieben, und die ultraschnelle Laserpräzisionsbearbeitung steht vor Wachstumsherausforderungen.

Der Ausweg für Ultrakurzpulslaser liegt in der Leistungssteigerung und der Entwicklung weiterer Anwendungsszenarien. Hundert-Watt-Pikosekundenlaser werden künftig Standard sein. Laser mit hoher Wiederholrate und hoher Pulsenergie ermöglichen noch größere Bearbeitungsmöglichkeiten, beispielsweise das Schneiden und Bohren von bis zu 8 mm dickem Glas. Der UV-Pikosekundenlaser weist nahezu keine thermische Belastung auf und eignet sich für die Bearbeitung hochempfindlicher Materialien, beispielsweise zum Schneiden von Stents und anderen hochempfindlichen medizinischen Produkten.

In der Elektronikfertigung, der Luft- und Raumfahrt, der Biomedizin, der Halbleiterwaferindustrie und anderen Branchen wird es zahlreiche Anforderungen an die Präzisionsbearbeitung von Bauteilen geben. Die berührungslose Laserbearbeitung ist hierfür die beste Wahl. Mit einer Erholung der Konjunktur wird der Einsatz ultraschneller Laser unweigerlich wieder auf Wachstumskurs kommen.