Mit dem Laser zum Klettverschluss: Laserstoffanhaufen: von den Grundlagen zum innovativen Edelstahl-Klettverschluss

摘要

Ein haufig zu erkennender Trend in heutigen Produkten ist die Zunahme an Funktionen bei gleichbleibenden ausseren Abmassen. Dies fuhrt dazu, dass die einzelnen zu fertigenden Komponenten immer kleiner werden; als Beispiele seien hier Smartphones oder Horgerate genannt. Darin liegt einerseits ein ganz besonderer Reiz, denn die einzelnen Elemente sind aufgrund ihrer Grosse von weniger als 1 mm sehr unscheinbar. Andererseits herrschen im Mikrobereich tatsachlich andere "Gesetze" als im Makrobereich. Wahrend bei grossen Werkstucken oder Bauteilen die Wirkung der Gravitationskraft der der Oberflachenspannung deutlich uberlegen ist, kehrt sich dieser Zusammenhang um, wenn die Bauteile immer kleiner werden. Unter anderem fuhrt dieser Grosseneffekt dazu, dass Prozessgrenzen und -verfahren dann nicht mehr angewendet werden konnen, so dass Moglichkeiten beschrankt werden. Auf der anderen Seite ermoglichen die Naturgesetze im Mikrobereich aber auch vollig neue Verfahren, z. B. das Laserstoffanhaufen. Hierbei wird ein Draht mit einem Durchmesser < 1 mm mit einem Faserlaser lokal aufgeschmolzen (siehe Abbildung 1). Aufgrund der geringen Abmessungen des Schmelzbades und der wirkenden Oberflachenspannung formt sich die Schmelze kugelformig. Das kugelformige Element wird als Zwischenform bezeichnet, da es anschliessend in einem Kaltumform-prozess kalibriert werden kann. Da die laterale Ausdehnung der Zwischenform grosser ist als der Durchmesser des Drahtes, bewegt sich die Schmelze wahrend des Laserbearbeitungsprozesses entlang der Drahtlangsachse. Der Laserstrahl wird entsprechend dieser Bewegung mit einem Strahlablenksystem Axial-Scan 30 der Firma Raylase positioniert. Aufgrund der geringen Abmessungen der Bauteile kommt als Strahlquelle ein Faserlaser der Firma Trumpf mit einer Wellenlange von 1085 nm zum Einsatz, so dass ein Fokusradius von 25.5 um erzielt wird.