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Messungen von Femtosekundenlaser-Mikrofräsungen und funktionalen Texturierungen

Fortschrittliche Fertigung, Fallstudien, Laser, Fräsen, Formverfahren
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Microrelleus SL wurde 1983 gegründet und ist auf Lasertexturierung (funktional und Design), Laser-Mikrofräsen und industrielle Gravur für Formen, Werkzeuge und Teile spezialisiert. Im Jahr 2016 wurde das Unternehmen zum weltweiten Vorreiter durch den Einsatz einer Femtosekunden-Lasermaschine mit 5 Achsen. Daneben setzt das Unternehmen Nanosekundenlaser für die 5-Achsen-Bearbeitung, Fräsmaschinen und Senkerodiermaschinen ein. Der Leiter des Projekts ist Raul Garcia.

Die einzigartige neue Confocal Fusion Technologie von Sensofar kombiniert konfokale und Fokusvariationstechniken und ermöglicht die Abbildung transparenter Materialien wie Glas und PMMA 

Femtosekundenlaser sind Laser mit ultrakurzer Pulsdauer. Erst 2016 ist die Integration eines solchen Femtosekundenlasers in eine 5-Achsen-Maschine gelungen. Das erste Unternehmen, das dies 2016 zuwege brachte, war der Schweizer Konzern Georg Fischer, bis heute weltweit Vorreiter in dieser Technologie.Diese Entwicklung eröffnete neue Möglichkeiten für Fertigungsprozesse.

Ultrakurzpulslaser haben gegenüber herkömmlicher Technologien und anderer Laser zwei Hauptvorteile:

(1) Gratfreies Mikrofräsen. Es ergeben sich praktisch keine thermischen Auswirkungen auf das bearbeitete Teil. Das erlaubt sauberes und scharfes Mikrofräsen, mit sehr scharfen Kanten und hochwertigen Oberflächen.

(2) Es handelt sich um einen „kalten Laser“ zur Gravur auf einer Vielzahl von Materialien: Saphir, Kunststoff, Glas, Keramik, Aluminium, Stahl, usw.

Diese Technologie ist ideal zum Mikrofräsen und für die funktionelle Texturierung. Als Microrelleus 2016 in eine Femtosekunden-Lasermaschine mit fünf Achsen investierte, hatten sich die Messanforderungen geändert. Man benötigte eine Technologie zur Analyse und Messung funktioneller Texturierungen auf der Mikro- und Nanoskala. Die Messung und die Analyse mussten rasch und genau sein.

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Abb. 1. Femtosekunden-Lasermaschine

Mikrofräsen

Diese Technologie eignet sich optimal zur Herstellung von Mikrokavitäten in Formen, mikrofluidischen Kanälen, Mikrofräsen für Werkzeuge aus gehärtetem Stahl und Hartmetall usw. Die Technologie von Sensofar mit 5X- und 20X-Objektiven versetzt uns in die Lage, jedes einzelne Mikrofräsprojekt rasch und effizient mit einer benutzerfreundlichen Mess- und Analysesoftware zu überprüfen.

Dank der einzigartigen Fähigkeit von Sensofar, konfokale und Fokusvariationstechniken zu kombinieren, ist auch die Abbildung transparenter Materialien wie Glas und PMMA möglich. Diese neue Technologie wird als Confocal Fusion bezeichnet und vereint die Informationen beider Technologien zu einer Topografie, ohne die Aufnahmezeit zu beeinträchtigen. Die Software-Algorithmen von Sensofar sind so optimiert, dass für jedes Pixel die besten Erfassungsdaten ausgewählt werden. So ist es möglich, mit einem Objektiv mit geringer Vergrößerung im Konfokalmodus hohe Neigungswinkel auf stark reflektierenden Oberflächen zu messen, wie sie häufig auf laserstrukturierten Oberflächen zu finden sind.

cs8 Microrelleus - functional texturing 2
Abb. 2. Mikrofräsung auf Hartmetallwerkzeug und mikroskopische Fokusvariationsanalyse

Funktionelle Lasertexturierung

Funktionelle Texturen verleihen Teilen zusätzliche Funktionalitäten. Hergestellt werden sie durch Mikro- oder Nanostrukturen auf dem Material oder der Form des Kunststoffteils. Bei solchen Eigenschaften und Funktionalitäten kann es sich um Superhydrophobie, Superhydrophilie, antibakterielle Eigenschaften, Reibungsminderung, Lichtbeugung usw. handeln. Dies ist ein neuer und komplexer Prozess, bei dem die Einhaltung der Größen bei der Herstellung der Form gewährleistet sein muss, und das sowohl im Mikro- als auch im Nanobereich.

Mit dem Profiler von Sensofar im konfokalen Modus mit 100-facher Vergrößerung können wir aufgrund der hervorragenden lateralen Auflösung von Sensofar Nanostrukturen auf Mikrostrukturen analysieren. Dies war mit den Fokusvariationsmikroskopen anderer Hersteller nicht möglich und ist eine entscheidende Voraussetzung für eine optimale Texturfunktionalität.

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Abb. 3. Konfokale, mikroskopische Analyse einer für superhydrophobe Zwecke geschaffenen Mikro- und Nanotextur
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Abb. 4. Konfokale, mikroskopische Analyse einer Mikro- und Nanotextur für Lichtbeugung

Die konfokalen und Fokusvariationstechnologien von Sensofar sind eine wirksame Kombination zur Analyse von Mikrofräsungen und funktionellen Texturen auf beliebigen Materialien, sowohl im Mikro- als auch im Nanobereich.

Mit ihnen sind wir in der Lage, schnelle und zerstörungsfreie Messungen durchzuführen, um Folgendes zu gewährleisten:

1) Mikrofräsungen innerhalb der richtigen Toleranz.
2) Funktionstüchtigkeit von funktionellen Texturierungen

Zugehörige Produkte

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