Laserbohren ist eine Laserbearbeitungstechnologie, die Löcher durch eine gepulste Wärmequelle mit hoher Leistungsdichte und kurzer Verweildauer (geringer als beim Laserschneiden) stanzt. Die Aperturbildung kann durch einen einzelnen Puls oder durch mehrere Pulse erreicht werden.
Beim Stanzvorgang werden zunächst im Stanzmodus kleine, ausreichend große Löcher vorbereitet, sodass von hier aus der nachfolgende Schneidvorgang beginnt. Der Bohr- bzw. Eindringvorgang erfordert einen wiederholbaren gepulsten Laserstrahl mit hoher Spitzenleistung und wird gleichzeitig mit einem hohen Luftdruck realisiert. Nach dem Durchdringen des Werkstücks wird der Laserstrahl durch Reduzierung der Spitzenleistung oder sogar durch Wechsel in einen pulslosen Modus abgeschnitten.
Festkörperlaser haben kürzere Wellenlängen und können eine hochintensive Impulsabgabe erzielen, sodass sie besser zum Laserbohren geeignet sind, wie z. B. Nd:YAG-Laser, Nd:Glas-Laser und Nd:Rubin-Laser.
CO2-Laser werden häufig zum Öffnen von Poren in nichtmetallischen Materialien wie Keramik, Verbundwerkstoffen, Kunststoffen oder Gummi eingesetzt. Das Laserbohren von Metallmaterialien erfordert einen gepulsten Laser und die Strahlfokussierungsleistungsdichte sollte über 10^5 W/mm^2 (6,5 W/in.^2 × 10^7 W/in.^2) liegen.
Fokussierung des Laserstrahls.
Im Laserbohrmodus ist eine Linse mit kurzer Brennweite erforderlich, um den Strahl mit hoher Spitzenleistung des gepulsten Lasers auf einen Punkt in der Größenordnung von 0,6 mm Durchmesser zu fokussieren und so die zum Bohren erforderliche Leistungsdichte zu erreichen.
Durch spezielle Laserresonatoren kann eine geringe Divergenz des Laserstrahls erreicht werden. Der Strahldurchmesser kann durch Veränderung der Apertur der Fokussiereinrichtung gesteuert werden. Daher kann die Blende verwendet werden, um die Energiedichte des fokussierten Strahls zu erhöhen und die Intensitätsverteilung des Strahls zu verbessern.
Vorteile der Laserbohrtechnik
Das Laserbohren bietet die meisten Vorteile des Laserschneidens. Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass der Strahl und die Oberfläche des Materials einen bestimmten Winkel bilden, um die Aufnahme und das Stanzen des Laserstrahls zu realisieren, wodurch das Auftreten von Stößen und Fragmentierungen durch strukturelle Störungen während der mechanischen Bearbeitung wirksam vermieden wird.
Weitere Vorteile des Laserbohrens
1. Kurze Öffnungszeit
2. Starke Automatisierungsanpassungsfähigkeit
3. Kann zur durchdringenden Bearbeitung von schwer zu öffnenden Materialien verwendet werden
4. Im Vergleich zum mechanischen Öffnen entsteht keinerlei mechanischer Verschleiß zwischen dem Öffnungsvorgang und dem Werkstück
Das Laserbohren ist die früheste praktische Laserbearbeitungstechnologie und eines der wichtigen Anwendungsgebiete der Laserbearbeitung. Laserbohren wird hauptsächlich für Metallwerkstoffe wie Stahl, Platin, Molybdän, Tantal, Magnesium, Germanium, Silizium, Leichtmetallwerkstoffe Kupfer, Zink, Aluminium, Edelstahl, hitzebeständige Legierungen, Nickelmatrixlegierungen, Titangold, Platin und Hartmetall eingesetzt magnetische Materialien und Keramiksubstrate, künstliche Edelsteine, Diamantfilme, Keramik, Gummi, Kunststoffe, Glas usw. in nichtmetallischen Materialien.
