Gegen diese Pulse dauert ein Wimpernschlag eine Ewigkeit

„Das ist der erste industrietaugliche Femtosekundenlaser mit einer mittleren Leistung von 40 Watt“, sagt Dr. Oliver Heckl. Der Produktmanager TruMicro bei der Ditzinger Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH spricht vom TruMicro 5050 Femto Edition, der kürzlich auf der Messe Laser World of Photonics in München erstmals vorgestellt wurde. Das Besondere daran sei, dass der Femtosekundenlaser – ebenso wie die Pikosekundenlaser des Hauses – zuverlässig rund um die Uhr arbeite, ohne Ausfälle oder Schwankungen des Bearbeitungsergebnisses. Erste Modelle wurden bereits bestellt. Anlässlich der Präsentation sagte Dr. Peter Leibinger „Ich bin wirklich stolz, dass wir unseren Femtosekundenlaser hier in München vorstellen. Wir haben es geschafft, für unsere Kunden ein robustes Werkzeug zur kalten Materialbearbeitung mit sehr hoher Durchschnittsleistung zu entwickeln.“ Leibinger ist stellvertretender Vorsitzender der Geschäftsführung von Trumpf und Vorsitzender des Geschäftsbereichs Lasertechnik/Elektronik.

Der TruMicro 5050 Femto Edition basiert auf dem etablierten Laserkonzept der TruMicro-Serie 5000. Sie steht für solide Pikosekundenlaser. Auch hier wird die besondere Puls- und Leistungsstabilität durch Trennen der Pulserzeugung und der Pulsausgabe erzielt. Eine Steuerung überwacht jeden einzelnen Puls und hält die Leistung und Pulsenergie unabhängig von äußeren Einflüssen exakt auf dem benötigten Niveau. Dies erfolgt über einen so genannten Doublefeedback Loop. So ist gewärleistet, dass immer exakt die eingestellte Leistung auf das Werkstück einwirkt. Auch Strahlqualität und Pulsdauer bleiben konstant. Mit einer mittleren Leistung von 40 W bei 800 fs kurzen Pulsen gehört der TruMicro 5050 Femto Edition laut Trumpf zu den produktivsten infraroten Femtosekundenlasern am Markt und bietet einen hohen Durchsatz in der Bauteilbearbeitung. Die kurze Pulsdauer ergibt Vorteile für die Bearbeitung besonders temperaturempfindlicher Materialien wie Kompositwerkstoffen und Polymeren. „Wir erhoffen uns durch den Femtosekundenlaser, ein Ausweiten der Anwendungen in der kalten Bearbeitung. Für empfindlichste Materialien, die wir früher nur mit Qualitätsverlust oder gar nicht bearbeiten konnten, haben wir nun ein ideales Werkzeug geschaffen. Durch die kürzere Pulsdauer wird weniger Wärme ins Material eingebracht. So kann die hohe mittlere Leistung am Werkstück besser genutzt werden“, berichtet Leibinger. Erste Versuche mit der Formgedächtnislegierung Nitinol, die beispielsweise in der Medizintechnik zur Herstellung von Stents eingesetzt wird, hätten hervorragende Schnittergebnisse gebracht, die kein weiteres Nachbearbeiten erforderten. Dies sei nicht zuletzt auch auf die TruMicro-übliche hohe Strahlqualität (M2 kleiner 1,3) zurückzuführen. Damit sei der TruMicro 5050 Femto Edition eine ideale Ergänzung zum bestehenden Ultrakurzpulslaser-Portfolio der Ditzinger.

Neben Trumpf hat auch Rofin in München mit dem StarFemto FX einen neuen Laser für den kalten Materialabtrag präsentiert. Der Ultrakurzpulslaser komplettiert das Produktportfolio der Hamburger Laserspezialisten. Rofin setzt die Strahlquellen in seinen Turnkey-Lösungen ein, insbesondere im modularen Bearbeitungssystem MPS und im Feinschneidsystem StarCut Tube.

Der Einsatz von Ultrakurzpulslasern ist für die Hanseaten kein Selbstzweck. Seiner Philosophie folgend, vergleicht das Unternehmen für jede Applikation die Vorzüge und Einschränkungen der Pico- und Femtosekunden-Technologie aufs Neue mit konventionellen Lasern. Bereits seit mehr als acht Jahren realisiert Rofin nach eigenen Angaben industrielle Lösungen mit Femto- und Pikosekunden-Lasern. Während dieser Zeit konnte, ausgehend von der Medizintechnik, die Anwendungsbandbreite auf eine Vielzahl anderer Branchen ausgedehnt werden.

Hochpräzise Werkzeuge zur Materialbearbeitung für miniaturisierte Bauteile sind heute gefragter denn je. Häufig jedoch ist die Bearbeitung der winzigen Teile aus Metallen, Keramiken oder Polymeren schwierig und mit einem hohen Risiko ungewollter Beschädigung verbunden. Ultrakurzpulslaser schneiden, bohren und strukturieren nahezu jedes Material im μm-Bereich ohne thermische Schädigung, ohne Grat und ohne Materialaufwurf. Dies ermöglicht Designs, die bislang nicht realisierbar waren und reduziert die notwendige Nacharbeit auf ein absolutes Minimum.

Der StarFemto FX stellt eine stabilisierte Pulsenergie von bis zu 200 μJ und damit eine Pulsspitzenleistung von 660 MW zur Verfügung. Die Pulswiederholrate reicht vom Einzelpuls bis zu 1 MHz. Mit einer zwischen 300 fs und 10 ps einstellbaren Pulslänge deckt die Strahlquelle das komplette Femto- und Pikosekundenregime der industriellen Materialbearbeitung ab. Der Laser arbeitet mit der Grundwellenlänge von 1030 nm und kann optional zusätzlich frequenzverdoppelt und -verdreifacht mit 515 nm und 343 nm betrieben werden. Damit sind nahezu alle Materialien bearbeitbar – auch das Schneiden von spröden Werkstoffen wie zum Beispiel Saphir in beliebigen Geometrien stellt kein Problem dar.

Mit StarFemto FX, StarPico, PowerLine Pico und den X-Lase Produkten bietet Rofin seinen Kunden nicht nur ein komplettes Spektrum an Ultrakurzpuls-Strahlquellen und dazu passenden Komplettlösungen an. Der Laserhersteller verfügt darüber hinaus über einen großen Erfahrungsschatz in diesem Anwendungsfeld, den er über seine Support-Struktur Kunden auf der ganzen Welt zugänglich machen kann.

Mit ihrer unerreichten Präzision und Bearbeitungsqualität stellen Ultrakurzpulslaser ideale Werkzeuge für innovative Anwendungen in der Elektronik, Halbleiterfertigung, Mikro- und Nanomechanik, Medizintechnik und einer Vielzahl weiterer Branchen dar. Die neuen Modelle sind laut den Herstellern für den Dauerbetrieb in der industriellen Fertigung konzipiert. hw