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Laserbohren

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Das Laserbohren funktioniert dadurch, dass mittels Laser lokal soviel Energie auf das Werkstück aufgebracht wird, dass der Werkstoff ionisiert und verdampft. Der ionisierte Dampf heißt Plasma und wird durch den unterschiedlichen Druck zwischen Umgebung und dem Ort der Bohrung weggeschleudert. So entsteht das Loch. Ein Aufschmelzen des Materials am Rand der Bohrung ist dabei nicht erwünscht.

Inhaltsverzeichnis

Verfahren

Einzelpulsbohren

Der Laserstrahl wird einmal eingeschaltet und durchbohrt so mit einem Puls das Material. Nachteilig ist die geringe maximal durchdringbare Materialstärke und die hohe nötige Pulsenergie. Die Reproduzierbarkeit ist durch die Puls-zu-Pulsstabilität der Fokussierbarkeit begrenzt.

Perkussionsbohren

Der Laserstrahl trifft in mehrern Pulsen an immer der gleichen Stelle auf das Werkstück und verdampft dabei jeweils etwas Werkstoff. Vorteile sind die höheren Bohrtiefen und die höhere Qualität der Bohrung, nachteilig ist die längere Prozessdauer.

Trepanieren

Der gepulste Laserstrahl rotiert und kann so beliebig große Löcher "ausschneiden". Nachdem die erste Bohrung das Material durchbrochen hat, wird die nächste Bohrung mit Überlappung daneben platziert. Dabei haben sich Überlappungen von 50-80% als besonders günstig ergeben.

Wendelbohren

Wendelbohren funktioniert wie Perkussionsbohren, nur rotiert der Strahl zusätzlich. So kommt es zu einem spiralförmigen Abtrag des Materials. Die Güte der Bohrung ist gegenüber dem Trepanieren erhöht.

Vorteile

  • Berührungsloses Bohren ohne Krafteinbringung ins Bauteil
  • Laserstrahlen können dank kleinster Optiken an schwer zugänglichen Stellen Bohren (Bsp. Kraftsttoffdüsen)
  • minimale Wärmebelastung und kein Kühlmittel nötig
  • gut automatisierbar
  • flexibel

Nachteile

  • meist teurer als konventionelle Verfahren
  • verglichen mit konventionellen Verfahren ist der Energieaufwand enorm, d.h. der Wirkungsgrad ist äußerst schlecht

Beispiele

  • Löcher für die Absaugung der Strömungsgrenzschicht an Flugzeugflügeln
  • Löcher für die Kühlung von Turbinenschaufeln
  • Kraftstoffdüsen für KFZ
  • feine Blechgeometrien

weitere Literatur

Strahlwerkzeug Laser: Energieeinkopplung und Prozesseffektivität Dausinger, F. Eigenverlag, Stuttgart 2005

Wikipedia
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