Laserabtrag mit zeitlicher Modulation der Energiedeposition

  • Laser structuring with temporal modulation of the energy deposition

Hartmann, Claudia; Poprawe, Reinhart (Thesis advisor)

1. Aufl.. - Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2014)
Buch, Doktorarbeit

In: Ergebnisse aus der Lasertechnik
Seite(n)/Artikel-Nr.: II, 157 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2013

Kurzfassung

Bei der Laser-Materialbearbeitung sind unterschiedliche Faktoren sowohl für den Abtrag als auch für die Qualität der bearbeiteten Oberfläche ausschlaggebend. Während und nach dem Auftreffen des Pulses werden Absorption, Aufheizverhalten und Plasmaausbreitung beeinflusst und verändern damit Abtragsrate und Rauigkeit der strukturierten Oberfläche. Je nach verwendeter Pulsdauer und Pulsform fallen diese Einflüsse unterschiedlich stark aus. Ziel der hier vorliegenden Arbeit ist, durch zeitliche Modulation der Energiedeposition die Abtragsrate gegenüber der Bearbeitung mit Einzelpulsen zu steigern, bei gleichzeitiger Verringerung der Oberflächenrauigkeit. Darüber hinaus werden sechs maßgebliche Einflussfaktoren des Abtragsprozesses untersucht und bewertet. Als Erstes wird die Vorheizung des abzutragenden Materials durch vorangegangene Pulse betrachtet. Als Zweites wird die Änderung des Absorptionsgrads des abzutragenden Materials durch Vorheizung untersucht. Drittens wird die Wärmeeindringtiefe in das Material ermittelt. Die Absorption der einfallenden Laserstrahlung im Plasma sind der vierte, die geänderte Druckwellenausbreitung bei der Bearbeitung mit Bursts der fünfte und die Interaktion des Plasmas mit der Oberfläche der sechste Einflussfaktor. Dafür werden Abtragsversuche mit unterschiedlichen Parametern in Bezug auf Abtrag pro Schicht sowie Rauigkeit der bearbeiteten Oberfläche ausgewertet und die Plasma- und Druckwellenausbreitung analysiert. Untersuchungen zur zeitlichen Modulation der Energiedeposition werden sowohl mit Pulsdauern im ns- als auch im ps-Bereich durchgeführt. Als Modulationsarten werden variierte Pulsform, Vor- und Nachheizpulse sowie Bursts untersucht.

Einrichtungen

  • Lehrstuhl für Lasertechnik [418710]
  • Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer [080025]

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