_ Wohin geht die Reise bei der Laserbearbeitung? Diesen Fragen gehen die Experten des LZH (www.lzh.de) und des bayerischen Laserzentrums nach. In gemeinsamen Workshops stellen sie einmal im Jahr den Stand der Entwicklung dar. Diesmal richtete sich der Schwerpunkt u. a. auf additive und subtraktive Bearbeitungs- und Herstellmöglichkeiten von Glas. Weiter im Fokus standen die Umformmöglichkeiten von Glaswerkstoffen. Dabei lag u. a. ein Schwerpunkt auf der Be- und Verarbeitung von Quarzglas. „Ziel ist es, u. a. hochkomplexe Bauteile mittels 3D-Druck zu erzeugen“, so Leonard Pohl vom Laserzentrum Hannover.
Weiter wurden neue Entwicklungen im Bereich der Laserstrahlquellen vorgestellt. Je nach erzeugbarer Wellenlänge haben Laserstrahlen einen anderen Einfluss auf den zu bearbeitenden Glaswerkstoff. Durch Bereitstellung einer großen Varianz an möglichen Wellenlängenbereichen für Laser erweitert sich die Bearbeitungsvielfalt deutlich.
So wurde z. B. der sogenannte „CO“-Laser“ vorgestellt, der mit Hilfe von Kohlenmonoxid-Gas den Laserstrahl erzeugt. Die dabei entstehende Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von ca. 5,5 Mikrometern dringt tiefer in das Glas ein als bisherige Strahlen, um das Glas dort zu erwärmen. Welchen technischen Effekt dies bringt, sei noch durch weitere Forschung zu klären.
Industrielles Laserschneiden
Spannend waren die Berichte zu den neuesten industriellen Laserschneidverfahren. Zur Erinnerung: In der klassischen Laserbearbeitung erfolgt das Entfernen von Material mit Hilfe der durch den Laser eingebrachten Energie. Dies ist bei Glas hauptsächlich das Sublimationstrennen von Quarzglas, bei dem soviel Energie dem Glas zugeführt wird, dass es direkt von der festen zur gasförmigen Phase übergeht. Dann gibt es noch das spannungsinduzierte Schneiden von (Dünn-)Glas, das schon seit Jahren in der Displayindustrie angewandt wird. Neben diesen haben sich in der letzten Zeit weitere Verfahren etabliert, die den Werkstoff Glas perforieren, also viele Löcher in das Material einbringen.
Gepulste Laser perforieren das Glas
Zur Perforierung des Glases nützt man gepulste Laserquellen, die nur Pico-(= eine Billionstel-) oder Femto-(= eine Tausendstel-Pico-)Sekunden lang einen Strahl aussenden, dies aber sehr schnell hintereinander. Der Vorteil dabei ist, dass sich das Material so gut wie nicht erwärmt und somit bei Glas keine Spannungen auftreten.
Dadurch lassen sich kleinste Löcher in Glas lasern, die aneinandergereiht die Möglichkeit ergeben, Glas zu trennen oder Löcher zu bohren. „Auch schräge Kanten bis zum Winkel von ca. 20° lassen sich so mit dem Laser erzeugen“, so Christian Meyer von Coherent Shared Service.
Mit diesen Verfahren erzielt man eine extrem hohe Genauigkeit und eine hohe Kantenqualität, so dass sie heute schon in verschiedenen Bereichen der Herstellung von technischen Gläsern, etwa für den Automobilbau (Interieur), zum Einsatz kommen.
Der Laser wird so zum High-Tech-Locher für Glas – das erlaubt auch wieder einmal einen Ausblick auf den Einsatz für Architekturgläser. Die Dimensionen der zum Einsatz kommenden Gläser sind größer, hier müsste die Laserindustrie noch etwas nachlegen, aber die Schnittgeschwindigkeiten steigen immer weiter an (größer 1 m/s) und das Trennen von 8 oder 10 mm Glas ist nicht mehr nur im Labor möglich.
Zudem lassen sich mit Hilfe des Lasers automatisierte Prozesse besser gestalten, da z. B. bei Produktwechsel kein Werkzeugwechsel, sondern eine geänderte Parametrierung stattfindet, was automatisch erfolgen kann.
Zum Abschluss der Veranstaltung konnten die Teilnehmer die begleitende Ausstellung und die Laboranlagen und -stationen des LZH besichtigen und mit den Wissenschaftlern zu den Forschungsergebnissen und neuen Ideen für den Einsatz von Lasern bei der Glasbearbeitung ins Gespräch kommen.
Der Workshop „Laserbearbeitung von Glaswerkstoffen“ findet im Wechsel in Nürnberg und Hannover statt und wird vom LZH mit dem bayerischen Laserzentrum (www.blz.org) organisiert. Der nächste Workshop findet am 05.12.2019 in Nürnberg statt.—
Die Referenten des 8. Workshops in Hanover