Die wachsende Bedeutung der Laserbearbeitung in Metallen, Glas und mehr

Einfluss der Wellenlänge auf lasertechnologische Prozesse

Die Wellenlänge des Lasers beeinflusst den Prozess maßgeblich, insbesondere bei Materialien wie Baustahl. Laser, die im ultravioletten, sichtbaren, nahen und fernen Infrarotbereich emittieren, wurden auf ihre kritische Leistungsdichte für das Schmelzen und Verdampfen analysiert (Lazov, Angelov & Teirumnieks, 2019).

Vielfältige Anwendungen basierend auf Wellenlängen

Die Wahl der Laserwellenlänge ist nicht beliebig, sondern hängt stark von den Materialeigenschaften und dem gewünschten Ergebnis ab. UV-Laser (mit kürzeren Wellenlängen) eignen sich beispielsweise hervorragend für Präzisionsgravuren und Mikrobearbeitung, da sie feinere Details erzeugen können. Das macht sie ideal für die Halbleiter- und Mikroelektronikindustrie. Im Gegensatz dazu sind Infrarotlaser aufgrund ihrer tieferen Eindringtiefe effizienter für die Bearbeitung dickerer Materialien und eignen sich daher für Anwendungen in der Schwerindustrie. (Majumdar & Manna, 2013). Grüne Laser, typischerweise mit einer Wellenlänge von 532 nm, finden ebenfalls Anwendung in Anwendungen, die hohe Präzision bei minimaler thermischer Belastung erfordern. Sie sind besonders effektiv in der Mikroelektronik für Aufgaben wie die Schaltungsstrukturierung, in medizinischen Anwendungen für Verfahren wie die Photokoagulation und im Bereich der erneuerbaren Energien für die Herstellung von Solarzellen. Aufgrund ihrer einzigartigen Wellenlänge eignen sich grüne Laser auch zum Markieren und Gravieren verschiedenster Materialien, darunter Kunststoffe und Metalle, bei denen hoher Kontrast und minimale Oberflächenschäden erwünscht sind. Diese Anpassungsfähigkeit grüner Laser unterstreicht die Bedeutung der Wellenlängenauswahl in der Lasertechnologie, um optimale Ergebnisse für bestimmte Materialien und Anwendungen sicherzustellen.

Der525 nm grüner Laserist eine spezielle Lasertechnologie, die sich durch ihre ausgeprägte grüne Lichtemission bei einer Wellenlänge von 525 Nanometern auszeichnet. Grüne Laser dieser Wellenlänge finden Anwendung in der Netzhaut-Photokoagulation, wo ihre hohe Leistung und Präzision von Vorteil sind. Sie sind auch potenziell nützlich in der Materialbearbeitung, insbesondere in Bereichen, die eine präzise und minimale thermische Belastung erfordern..Die Entwicklung grüner Laserdioden auf c-Plane-GaN-Substrat hin zu längeren Wellenlängen von 524–532 nm stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Lasertechnologie dar. Diese Entwicklung ist entscheidend für Anwendungen, die spezifische Wellenlängeneigenschaften erfordern.

Dauerstrich- und modengekoppelte Laserquellen

Für die Laserdotierung selektiver Emitter-Solarzellen kommen Dauerstrich- (CW) und modengekoppelte Quasi-CW-Laserquellen mit verschiedenen Wellenlängen wie Nahinfrarot (NIR) 1064 nm, Grün 532 nm und Ultraviolett (UV) 355 nm infrage. Unterschiedliche Wellenlängen haben Auswirkungen auf die Fertigungsflexibilität und Effizienz (Patel et al., 2011).

Excimer-Laser für Materialien mit großer Bandlücke

Excimerlaser, die mit einer UV-Wellenlänge arbeiten, eignen sich für die Bearbeitung von Materialien mit großer Bandlücke wie Glas und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), da sie eine hohe Präzision und minimale thermische Belastung bieten (Kobayashi et al., 2017).

Nd:YAG-Laser für industrielle Anwendungen

Nd:YAG-Laser werden dank ihrer flexiblen Wellenlängeneinstellung in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt. Die Möglichkeit, sowohl bei 1064 nm als auch bei 532 nm zu arbeiten, ermöglicht Flexibilität bei der Bearbeitung unterschiedlicher Materialien. Beispielsweise eignet sich die Wellenlänge von 1064 nm ideal für Tiefengravuren auf Metallen, während die Wellenlänge von 532 nm hochwertige Oberflächengravuren auf Kunststoffen und beschichteten Metallen ermöglicht (Moon et al., 1999).

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Hochleistungs-Faserlaserschweißen

Laser mit Wellenlängen nahe 1000 nm, die eine gute Strahlqualität und hohe Leistung aufweisen, werden beim Laserschweißen von Metallen eingesetzt. Diese Laser verdampfen und schmelzen Materialien effizient und erzeugen so hochwertige Schweißnähte (Salminen, Piili & Purtonen, 2010).

Integration der Laserbearbeitung mit anderen Technologien

Die Integration der Laserbearbeitung mit anderen Fertigungstechnologien wie Auftragsschweißen und Fräsen hat zu effizienteren und vielseitigeren Produktionssystemen geführt. Diese Integration ist insbesondere in Branchen wie dem Werkzeug- und Formenbau sowie der Motorenreparatur von Vorteil (Nowotny et al., 2010).