621.366 Laser, Lasertechnologie
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Das Ziel der Arbeit besteht in der Untersuchung eines laserbasierten Verfahrens zur ablativen 3D – Mikrostrukturierung unter Verwendung von gepulster Laserstrahlung. Die laterale Strukturabmessung des generierten Abtrages soll wenige Mikrometer betragen. Eine weitere Bedingung ist, dass plane Flächen mit Seitenausdehnungen von mehreren Millimetern bearbeitet werden können (dargestellt in Abbildung 1). Ein zusätzliches Ziel besteht in einer hohen Flexibilität, sodass innerhalb kürzester Zeit von einer Struktur auf eine Andere umgestellt werden kann. Dies soll ohne einen direkten Eingriff in die Anlage bzw. den Aufbau erfolgen, sowie nach jedem Puls des Lasers (insofern erforderlich) möglich sein. Die thermische Belastung des Werkstücks ist dabei so gering wie möglich zu halten.
Eine vorhandene UKP – Laseranlage soll durch optische und elektronische Komponenten so ergänzt werden, dass eine abtragende Strukturierung möglich wird, wobei die Anzahl der verwendeten optischen Bauelemente auf einem Minimum gehalten werden soll.
Im Anschluss soll mit diesem Aufbau die Mikrostrukturierung von verschiedenen Festkörpermaterialien unter Verwendung unterschiedlicher Prozessparamter durchgeführt werden, um die Möglichkeiten des Aufbaus, sowie des Verfahrens genauer zu untersuchen.
In dieser Arbeit wird die Herstellung definiert geneigter Spiegelflächen für mikrooptische Anwendungen mittels Fluorlasermikrostrukturierung im Maskenprojektionsverfahren vor-gestellt. Im Rahmen dessen wurde die zuvor entwickelte Bewegungseinrichtung, die eine Verschiebung der Masken in Nanometerbereich ermöglicht, optimiert. Durch Variation dieser Maskenverschiebung zwischen zwei Abträgen sowie der Laserpulsfluenz kann der Neigungswinkel der Spiegelfläche frei eingestellt werden. Bedingt durch die Intensitäts-verteilung im Laserstrahl ergibt sich eine Ebenheitsabweichung der Struktur, für die ein Korrekturalgorithmus vorgestellt wird. Abhängig vom Soll-Neigungswinkel weisen die Spiegelflächen eine Winkelabweichung von ±0,5° und eine Oberflächenrauheit im Bereich weniger Nanometer auf.
Die Bachelorarbeit befasst sich primär mit dem Abtragverhalten verschiedener CFK und GFK Materialien unter Laserbestrahlung mit UV Nanosekunden und IR Pikosekunden Pulsen. Dafür werden die erzeugten Abträge qualitativ beschrieben und Abtragtiefen sowie Oberflächenrauheiten bestimmt. Die Ergebnisse der beiden Regime werden verglichen. Weiterhin wird das laserbasierte Schneiden und Aufrauen der Oberfläche unter Nutzung von UV Nanosekunden Laserpulsen betrachtet.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Prozessanalyse des Hochrate-cw-Laserprofilierens. Dabei wurde der Prozess des Erzeugens von Ribletstrukturen durch ultraschnelle Strahlablenkung, Polygonscanner mit Geschwindigkeiten bis zu v = 580 m=s in Verbindung mit einer Hochleistungslaserquelle,
Ytterbium-Glas Faserlaser mit einer Ausgangsleistung von Pmax = 3000 W und einer Beugungsmaßzahl M2 = 1; 2, realisiert.