Mikrobearbeitung mit großer Wirkung: Das LZH auf der Hannover Messe Industrie

Das Laser Zentrum Hannover e.V. präsentiert neue Forschungsergebnisseaus dem Bereich der Mikrobearbeitung auf der Hannover Messe Industrie.

Im Zuge der zunehmenden Miniaturisierung in allen technischen Bereichen legt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) auf der diesjährigen Hannover Messe Industrie den Schwerpunkt auf Mikromaterialbearbeitung. Auf dem Stand wird u. a. MIPRO – eine laser-basierte Anlage zur schnellen und flexiblen Herstellung von Mikro-Prototypen durch Stereolithographieverfahren oder selektives Laserstrahlsintern – vorgestellt. Dank der Verwendung hochpräziser Komponenten und der Entwicklung neuartiger Rohmaterialien ist es mit MIPRO erstmals möglich, Rapid-Prototyping-Verfahren für Bauteile im Mikrometerbereich einzusetzen.

Das Anwendungspotential der verschiedenen Lasertypen im Bereich der Mikromaterialbearbeitung beschränkt sich nicht „nur“ auf die Herstellung von Prototypen. Besonders hervorzuheben sind neueste Entwicklungen im Bereich des Mikrotrennens, -bohrens und -strukturierens sprödharter Werkstoffe. Hierbei führt der Einsatz von neuartigen Strahlquellen, welche sich durch Wellenlängen im VUV-Bereich und ultrakurze Pulsdauern auszeichnen, zu innovativen Entwicklungen. Somit ergeben sich besonders für die Silizium-, PTFE- und Quarzglasbearbeitung neuartige Anwendungsbereiche. Anhand von verschiedenen Exponaten zeigt das LZH die vielfältigen Einsatzgebiete von lasergefertigten Mikrobauteilen.

Herstellung von Implantaten mit dem Femtosekundenlaser
Beispielhaft für das Potential der Lasermikrobearbeitung im LifeScience-Bereich stellt das LZH auf der Industriemesse intravaskuläre Gefäßwandstützen (sog. Stents) aus organischen Polymeren vor, die durch Mikrostrukturierung mit Femtosekunden-Laserstrahlung hergestellt wurden. Im Gegensatz zu konventionellen Verfahren verursacht der fs-Laser keinerlei Beschädigungen an thermisch hochsensiblen organischen Werkstoffen. Der Grund hierfür sind die extrem kurzen Pulsdauern (10 hoch -15 s) dieses Lasertyps, durch die eine Belastung des Werkstoffs während des Fertigungsprozesses vermieden wird.

Zeit- und Kostenersparnis bei der Siliziumbearbeitung
In der Mikrosystemtechnik bietet der fs-Laser eine zeit- und kostensparende Alternative zur photolithographischen Bearbeitung von Silizium. Fertigungsprozesse bei der Siliziumbearbeitung wie z.B. Abtragen, Bohren und Schneiden können mit fs-Lasern schnell und mit hoher Qualität durchgeführt werden.
So zeichnen sich beispielsweise die mit einem fs-Titan:Saphir-Laser erzeugten Durchgangsbohrungen durch eine besonders hohe Qualität auf der Strahlaustrittseite und sehr glatte Bohrungswände aus. Unerwünschte Nebeneffekte wie Mikrorisse, Schmelzränder oder Ablagerungen treten hierbei nicht auf.

Mikrostrukturierung von Teflon und Quarzglas
Durch Einsatz eines F2-Excimer-Lasers (l = 157 nm) in Kombination mit einem am LZH entwickelten Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Konturen für Mikrobauteile können selbst Quarzglas und Teflonâ mit Mikrometerauflösung bearbeitet werden. Dieses Verfahren leistet damit einen Beitrag zur fortschreitenden Miniaturisierung in der Mikrosystem- und Medizintechnik, da beide Werkstoffe in diesen Bereichen eine große Rolle spielen.

Fügen auf Mikrometerebene: 3D-MIDs
Anhand von sogenannten 3D-MIDs zeigt das LZH, dass der Laser auch für Mikro-Fügeverfahren ein geeignetes Werkzeug ist. MIDs (Molded Interconnect Device) sind Baugruppen, die komplexe mechanische und integrierte elektronische Komponenten auf engstem Raum vereinigen. Aufgrund der geringen Abmessungen und des Einsatzes von Kompositwerkstoffen ist die Anwendung konventioneller Fügeverfahren hierbei jedoch problematisch. Abhilfe schaffen die selektiven Fügeverfahren Laserstrahl-Mikroschweißen und -löten mit denen selbst an schwer zugänglichen Stellen thermisch hochbelastbare Fügeverbindungen hergestellt werden können. Vorteilhaft ist zudem, dass dank der kleinen Wechselwirkungszone auch Substratmaterialien gefügt werden können, die den bei konventionellen Verfahren auftretenden Temperaturen nicht standhalten würden.

Die genannten Anwendungen sowie eine Anlagentechnik zum stereolithographischen Rapid Prototyping mikrotechnischer Bauteile präsentieren wir auf unserem Messestand in Halle 7, „Mikrosystemtechnik, Sensorik und Lasertechnik“, Stand D14.

Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Technologie und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.

Für mehr Information:
Laser Zentrum Hannover e.V.
Herr Michael Botts
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