UV-Laser bringt Mikrostrukturen in CFK-Teile

Das ILT forscht an der schonenden, großflächigen Laser-Oberflächenbearbeitung von CFK-Bauteilen - zum Beispiel zur Vorbereitung von Klebeflächen.

Excimerlaser haben zuletzt mit dem rasanten Wachstum der Displayfertigung für mobile Geräte eine große Renaissance erlebt. Ihre UV-Strahlung erlaubt die präzise Modifikation von Silizium ebenso wie das Auflösen von hauchdünnen Polymerschichten beim Laser-Lift-off-Verfahren. Das Anwendungspotential dieser Lasertechnologie ist aber noch lange nicht ausgeschöpft.

Deshalb wollen Coherent und das Fraunhofer ILT in einem mehrjährigen Kooperationsprojekt neue Verfahren mit dem Excimerlaser entwickeln. Zu diesem Zweck hat Coherent einer Forschergruppe des Fraunhofer ILT ein Line-Beam-System zur Verfügung gestellt.

"Wir wollen neue Anwendungen und neue Materialien qualifizieren, die hinterher für die industrielle Fertigung skaliert werden", beschreibt Dr. Arnold Gillner, Leiter des Kompetenzfeldes Abtragen und Fügen am Fraunhofer ILT, das gemeinsame Vorhaben. Ein erstes Themenfeld ist die Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen. So können zum Beispiel die Klebeflächen von carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) mit dem Excimerlaser schonend und präzise vorbereitet werden.

Eine andere Anwendung ist die großflächige Entfernung von Hilfsschichten (Release-Schichten) bei CFK-Bauteilen. Dies dürfte für die Luftfahrt ähnlich interessant sein wie auch für den Schiffbau. Zudem ist die gezielte Veränderung von Oberflächen ein anvisiertes Ziel der Kooperation. Technische Bauteile lassen sich so mit zusätzlichen Funktionalitäten versehen, die sonst nur durch aufwändige Beschichtungen erzeugt werden können.

Das Excimerlasersystem von Coherent bietet eine Laserlinie der Länge 155 mm mit einer Breite von 0,3 mm sowie mehr als 150 W stabilisierte UV-Leistung bei einer Wellenlänge von 248 nm. Wahlweise kann ein Maskenabbildungssystem hinzugeschaltet werden. Die kurzwellige UV-Strahlung mit einer Energie von über 1 J pro Puls erlaubt dabei sowohl das Abtragen unterschiedlicher Materialien mit Mikrometerauflösung als auch eine schnelle und selektive Bearbeitung von Schichtsystemen im Mikro- und Nanometerbereich. "Diese Kombination aus Präzision und Bearbeitungsgeschwindigkeit schafft kein anderes System", so Dr. Ralph Delmdahl, Product Marketing Manager von Coherent.

gk