Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Die Lasermaterialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern ist ein hochpräzises und schädigungsarmes Verfahren, mit dem selbst transparente oder spröde Werkstoffe mit hoher Qualität bearbeitet werden können. Eine Limitierung dieses Verfahrens ist jedoch die geringe Produktivität, da häufig für eine hohe Bearbeitungsqualität nicht die volle Leistung genutzt werden kann. Ein Ansatz, dieser Herausforderung zu begegnen, ist die Verteilung hoher Laserleistungen auf mehrere Teilstrahlen, die parallel zueinander arbeiten. Klassisch ist die räumliche Ausrichtung dieser Strahlen fixiert, wodurch beim Scannen in eine Richtung mehrere parallele Linien und beim Scannen in die orthogonale Richtung nur eine Linie entsteht. Ähnliche Einschränkungen bestehen auch, wenn man durch Strahlformungselemente die Intensitätsverteilung im Einzelstrahl optimal an den Prozess anpasst und dabei nichtrotationssymmetrische Strahlformen genutzt werden, wie beispielsweise ein elongierter Strahl. Auch hier ist das Prozessergebnis bei feststehender Strahlformausrichtung von der Vorschubrichtung abhängig. Es besteht also die Notwendigkeit die Strahlform kontrolliert auf die Richtung der Vorschubbewegung auszurichten. Bei Anwendungen wo der Laserstrahl einer Kontur mit wechselnden Richtungen folgen muss (wie z. B. dem Laserschneiden), muss das Ausrichten kontinuierlich und synchron zur Bewegung erfolgen. Dabei sind die Anforderungen an die Dynamik der Strahlformausrichtung insbesondere bei Scanner-basierter Strahlablenkung sehr hoch. Hierfür gibt es bisher noch keine technische Lösung.
Das neuentwickelte Optikmodul SHAPErotator begegnet dieser Einschränkung durch das dynamische Ausrichten des Strahlprofils während des Scanvorgangs. Somit kann mit mehreren Teilstrahlen gleichzeitig gearbeitet werden, wobei jeder Strahl die für eine optimale Qualität erforderliche Leistung enthält. Für die Erprobung und Weiterentwicklung des Systems suchen die Wissenschaftler nach Partnern aus Industrie und Forschung.
