FASZINATION UKP LASER

Transkript

1 TRUMPF Maschinen AG FASZINATION UKP LASER Laser Technologietage Januar 2016 Janko Auerswald Leiter Applikationszentrum Baar Vertraulich

2 Outline 1) Einführung Ultrakurzpulslaser 2) Märkte & Applikationen 3) Ausblick: Zukunftstrends 2

3 Eigenschaften von Laserstrahlung Kohärent (Photonen schwingen in Phase) Gerichtet (Ausbreitung Photonen in gleiche Richtung) Monochromatisch (einfarbig, UKP breitbandiger) Traditionelle Laser: HEISS!!!

4 Vorteile von UKP Lasern Kalte Bearbeitung: keine Wärmeeinflusszone Feinere Kanten und Flächen Keine Deformationen, Risse UKP Laser Klassischer Industrielaser

5 Warum ultrakurze Pulse? Piko- und Femtosekunden Kurze Pulse (ms, ns) Ultrakurze Pulse (ps, fs) Schmelze, Grat Wärmeeinflusszone HAZ Limitierte Genauigkeit Perfekte Qualität Hohe Genauigkeit C. Momma, B.N. Chichkov, S. Nolte, F. von Alvensleben, A. Tünnermann, H. Welling, B. Wellegehausen, Short-pulse laser ablation of solid targets, Opt. Commun. 129, 134 (1996) 5

6 UKP: Alle Materialien möglich Metalle Keramiken Gläser Saphir Diamant Kunststoffe Verbundwerkstoffe

7 Outline 1) Einführung Ultrakurzpulslaser 2) Märkte & Applikationen 3) Ausblick: Zukunftstrends 7

8 Uhrenindustrie Exemplarische Anwendungen Lünette Ziffernblatt Lagersteine Zeiger Zahnräder Unruh Hemmung Gehäuse 8

9 Uhrenindustrie Hoher Qualitätsanspruch Laserprozesse Feinschneiden Ablation Bohren Gravuren Oberflächentexturen Grosse Materialvielfalt Grosse Designvielfalt Vertraulichkeit 9

10 Demonstratoren: Multifunktionsrad und Hebelfeder Typische Geometrien 10

11 Toleranzen von ± 3 Mikrometern (grün: Messpunkte innerhalb der Toleranz) 11

12 Demonstratoren: Zahnräder Hohe Designfreiheit bei den Innerkonturen 12

13 Sprödharte Materialien Keramik (auch grün!), Saphir, Silizium, Diamant, Glas KTI Projekt PICOFAB, TRUMPF, CSEM, BFH 13

14 Medizintechnik Märkte Dental Stents Lab-on-Chip MEMS Implantate Mikrochirurgie Biologisches Gewebe Nitinol Polymer Materialvielfalt: Edelstahl Nitinol Bioresorbierbare Materialien Keramiken Polymere 5050 Edelstahl CrCo 14

15 Automobilindustrie und Maschinenbau Bohren von Einspritzdüsen Aufrauen von Metallen Für Metall-Kunststoff-Verschweissungen Spart Gewicht

16 Elektronik Bohren von Vias Strukturieren von Leiterbahnen Randentschichten und Scribing von Solarzellen Dicing von Wafern und Prints Kiss-cut Nicht-rechteckige Strukturen

17 Smartphones & Smartwatches Bisher grösster UKP Markt Schneiden von Gläsern und Saphir Gravuren

18 Outline 1) Einführung Ultrakurzpulslaser 2) Märkte & Applikationen 3) Ausblick: Zukunftstrends 18

19 Trend: Einstellung des Kantenwinkels Bohren mit Trepanieroptik Beispiel: Keramik 0.4 mm Durchmesser 1.9 mm Tiefe Kantenwinkel: 89 Schneiden??? Trepanieroptik? Kipptisch / Achsenkinematik? Kantenqualität? 19

20 Gravuren und Oberflächenstrukturen Perforieren von Leder hoher Qualität Blackmarking von eloxiertem Aluminium 2020 Nanostrukturen: Farbeffekte Hydrophil / hydrophob Gravuren mit hoher Auflösung ohne Chemie

21 Schneiden transparenter Materialien TOP Cleave Optik Material-Modifikation durch geformte UKP Strahlen Separation entlang der Modifikation durch: Eigenspannung (chemisch gehärtetes Glas) Thermische Spannung Mechanische Spannung Chemisches Ätzen 21

22 TOP Cleave Optik 22

23 TruLaser Cell 2000 für zukünftige Märkte und Trends Alles aus einer Hand Laser & Maschine Applikationsunterstützung & Service Flexibilität Wechselbare Optiken Zukünftiges Upgrade Laser & Optik Präzision 23

24 Zusammenfassung Vorteile der UKP Laser Hohe Präzision und Bearbeitungsqualität Grosse Materialvielfalt Grosse Designfreiheit 24

25 Zusammenfassung: Warum TRUMPF? Innovationsgarant TruLaser Cell 2000: Zuverlässige Komplettlösung Aufrüstbares System für zukünftige Laser und Optiken UKP TruMicro: Langzeitstabilität von Parametern und Prozessen Hohe mittlere Leistung und Pulsenergie Kundennähe Partnerschaftliches Verhältnis mit unseren Kunden Beratung / Unterstützung durch Applikationslabor Telepräsenz & Service vor Ort Geographische Nähe (Schweiz: 800 Mitarbeiter)

26 Danksagung: LAZ Team Baar Unseren Partnern am CSEM Revelation Watches für (öffentlich zugängliches) Bild- und Videomaterial 26

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen??? 27

28 Toleranzen von ± 3 Mikrometern (grün: Messpunkte innerhalb der Toleranz) 28

29 Präzisionsbearbeitung von Saphir UKP-Laser sind optimal: hohe Qualität keine Mikrorissbildung Mit IR-Lasern lassen sich 0,4mm dicke Scheiben mit 5mm in weniger als 5 Sekunden schneiden. Gravuren möglich 5050/ mm 29

30 Kalte Bearbeitung von Kunststoffen Keine Schmelze Keine Deformation Keine Wärmeeinflusszone Formtreue und hohe Genauigkeit Heisse Bearbeitung Kalte Bearbeitung J. Auerswald et al.: Ultrashortpulse laser micromachining, Scientific Report, CSEM (2012), p. 34.

31 Kunststoffe PMMA, COC, PEEK, Polyimid Flexprints Elastomere J. Auerswald et al., CSEM Scientific Reports

32 Reibungslose Gaslager bei extrem hohen Drehzahlen durch Mikrostrukturen in extrem harten Metallen 32

33 TRUMPF Maschinen AG ANSPRECHPARTERN Marco Ritz Leiter Laser Division FASZINATION UKP LASER, Janko Auerswald Vertraulich 33