Procestechnologie vergroot toepassingsgebied laser

“De laser is een oplossing die een probleem zoekt” zei Ted Maiman in 1964. Maiman construeerde de allereerste robijnlaser. Bij het Laser World of Photonics 2017 in München dat deze week op 1 en 2 juni wordt georganiseerd, zal de laserindustrie presenteren hoe lasertechnologie zich heeft ontwikkeld en op wat voor niveau de techniek inmiddels is beland. Er wordt tijdens het evenement sterk ingegaan op het efficiënt maken van laserapplicaties met behulp van nieuwe procestechnologieën.

In de afgelopen decennia hebben nieuwe straalbronnen een grote stap gemaakt. Disk-, fiber- en diodelasers hebben de overgang gemaakt naar industriële productie. “Met de alsmaar krachtiger wordende laserbronnen wordt het hoofdzaak om deze kracht ook optimaal te kunnen inzetten. Op dit moment hebben we een grondig inzicht nodig in de lasertechnologie en de bewerkingsprocessen. Daarnaast moeten we goed onderzoek doen naar procestechnologie als we nieuwe toepassingsgebieden voor de laser willen openstellen”, vertelt Dr. Arnold Gillner van Fraunhofer ILT in Aken (D). Dit is precies waar Fraunhofer ILT, naast haar onderzoek naar straalbronnen, aan werkt. De focus van de R&D-activiteiten is niet alleen het efficient inzetten van de laserbron, maar in eerste plaats het ontwikkelen van een grondig procesbegrip dat kan worden gebruikt om hele machines en systemen te optimaliseren, van simulatie tot grootschalige productie.

Extreem snelle materiaal depositie

Een diepgaand begrip van de bewerkingsprocessen staat centraal in een nieuwe techniek die bekend staat als de extreem snelle Laser Materiaal Depositie (bekend door zijn Duitse acroniem EHLA). Thomas Schopphoven van Fraunhofer ILT legt het kernelement van het nieuwe proces uit: “Met EHLA smelt de laser de poederdeeltjes terwijl ze nog steeds boven het smeltbad zijn. Als gevolg hiervan kunnen componenten 100 tot 250 keer sneller worden gecoat dan bij conventionele lasermateriaalafzetting, met een minimum opwarming van het werkstuk.” De techniek is bedoeld om oppervlakken snel te coaten, en kan daarom gezien worden als een efficiënt en kosteneffectief middel om dunne lagen aan te brengen.

Ultrakortepulslasers voor microstructuren

Lasers worden al lang in de automobielindustrie gebruikt voor het snijden en lassen. Nu hebben ze een nieuwe taak: het op een groot oppervlak aanbrengen van microstructuren op injectiematrijzen. Microstructuren zijn overal in de auto te vinden, bijvoorbeeld in de cilinder, waar ze het brandstofverbruik verminderen en in de interieurpanelen waar ze een hoogwaardige afwerking verzekeren. Lasers met ultra korte pulsen zijn effectief in het aanbrengen van deze structuren tot in het micrometerbereik. Ze zijn alleen wat traag. Onderzoekers uit Aken hebben een oplossing voor dit probleem gevonden door gebruik te maken van twee soorten lasers en deze te combineren. Een picosecondelaser kan gebruikt worden voor het hele fijne werk en de snelle nanosecondelaser kan ingezet worden voor grotere gebieden. Het project gaat onder de naam eVerest en streeft naar het ontwikkelen van complete machine- en systeemtechnologie. De oplossing van twee verschillende lasers zou complexe etsprocessen kunnen elimineren en zelfs de weg naar automatisering vrij kunnen maken.