Glasschneiden wird von vielen Laserunternehmen als großer Markt gesehen. Meist geht es um Produkte

Glasschneiden wird von vielen Laserunternehmen als großer Markt gesehen. Meist geht es um Produkte für den Consumerbereich wie Smartphone- oder Tablet-Displays. - Bild: Rofin

Für die moderne Consumer-Industrie ist Glas das, was einst der Dampf für die Eisenbahn war: Unverzichtbar. Gebraucht wird es vor allem für moderne Displays. Kein Smartphone, kein Tablet und kein Bildschirm kommt ohne hochmoderne und meist modular aufgebaute transparente Werkstoffe aus. Entsprechend hoch ist das Interesse der Industrie an der Bearbeitung dieses einerseits so schnöden und andererseits so wertvollen Werkstoffes entgegen.

Um Gläser für die consumerorientierte Industrie passgenau zu schneiden, setzt man auf ein Werkzeug, das mit dem transparenten Glas auf den ersten Blick gar nicht zurecht kommen kann: den Laser.  

Normalerweise stellt Glas für die in der Regel infraroten Laserstrahlen kein Hindernis dar. Sie werden einfach absorbiert. Die Industrie macht sich beim Laserschneiden darum eine Besonderheit der in Piko- oder Femtosekunden gepulsten Laser zu Nutze.

Die Photonendichte dieser Ultrakurzpulslaser (UKP) ist räumlich und zeitlich derart hoch, dass dies den Absorptionsmechanismus transparenter Materialien verändert. Damit kann nicht nur Glas, sondern auch der Trendwerkstoff Saphir bearbeitet werden. Das macht sich unter anderem Trumpf beim Laserschneiden zu Nutze.

  • Trumpf, Trumark 6030, Laser, Markierlaser

    Gut markiert ist halb gewonnen: Der neue TruMark 6030 von Trumpf soll die Prozesszeit um bis zu 25 Prozent verringern. Dazu wurde die mittlere Leistung auf 25 Watt am Werkstück erhöht und dem Markierer eine neue Ytterbium-Strahlquelle spendiert. - Bild: Trumpf

  • Messung,Schweißnaht,Nahtverfolgung,Blackbird,OCT

    Dipl.-Ing. Volkan Türetkan von Blackbird Robotersysteme erklärte auf der "Laser" den Prototypen einer völlig neuartigen Scan-Lösung mit integriertem Distanzsensor. Das System basiert auf optischer Kohärenztomografie (OCT) und dient zum hochpräzisen Erfassen und Messen der Naht-Topographie beim 3D-Laser-Schweißen. - Bild: Weinzierl

  • Lasag,Rofin,Coherent,Laser,Bearbeitungskopf

    Einen besonders trickreichen Laserschweißkopf von Coherent-Tochter Rofin-Lasag zeigte Klaus Kleine, der Director Laser Applications: Den LLDROP DL Diodenlaser-Bearbeitungskopf zum Schweissen von Rundnähten mittels rotierender Laserbearbeitung. - Bild: Weinzierl

  • Fraunhofer,ILT,EHLA,Backes

    Gerhard Maria Backes ist einer der Väter des extremen Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen EHLA des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT - geht es nach dem Forscher, soll das Verfahren die Hartverchromung teils ablösen. - Bild: Weinzierl

  • Abels,ILT,Laser

    Peter Abels, am Fraunhofer ILT der Gruppenleiter Prozesssensorik und Systemtechnik, zeigte ein neues Verfahren mit dem der Bearbeitungsköpfe in der Linie geprüft werden können. - Bild: Weinzierl

  • Scanlab,Scanner,Laser

    Bei den Scan-Experten von Scanlab konnte man sehen, wie ein Intelliscan III20 mit seinen Spiegeln arbeitet. Außerdem stellten die Puchheimer ein mit ACS entwickeltes Scan-Konzept vor. Die gemeinsam entwickelte syncAXIS control Ansteuersoftware ermöglicht eine simultane Steuerung eines 2D-Scan-Kopfes und eines mechanischen XY-Tisches mit zwei Servo-Achsen.- Bild: Weinzierl

  • Sitec Clean Welding

    Sitec stellte auf der Laser das "Clean Welding"-Konzept vor: Mit der flexiblen Integration einer eigenentwickelten Unterdruckkammer wird die Anlage in die etablierte Lasermaschinen-Baureihe LS und in Sonderanlagen jetzt als standardisierte Lösung angeboten. Vorteile: Keine Schweißspritzer mehr und eine verbesserte Nahtgeometrie. - Bild: Weinzierl

  • Steinmeyer Mechatronik KLM810-dlm

    Dipl.-Ing. Elger Matthes, Entwicklungsleiter bei Steinmeyer Mechatronik, zeigte den KLT810-dlm, ein staubdichtes und hochdynamisches XY-System, das Lasten bis 50 Kilogramm verträgt. - Bild: Weinzierl

  • Trumpf,TruDiode 4001.5

    Trumpf zeigte außerdem den Technologiedemonstrator TruDiode 4001.5. Der Diodendirektlaser mit einer Laserleistung von vier Kilowatt basiert auf der neuen, patentierten Technologie Dense Wavelength Multiplexing (DWM) und brilliert mit einer Strahlqualität von 5 mm•mrad, die den Anschluss eines Laserlichtkabels mit einem Faserkerndurchmesser von 150 µm zulässt. - Bild: Trumpf

  • GFH Laserdrehen

    Bei GFH in Deggendorf hat man sich der Laser-Mikrobearbeitung verschrieben - unter anderem dem Laserdrehen per UKP - möglich sind Bauteile mit einem minimalen Durchmesser <0,1 mm. - Bild: GFH

Allerdings schneidet der Strahl dabei nicht wie beispielsweise durch Edelstahl, sondern fokussiert im Inneren des Glases, modifiziert so das Material und erzeugt eine dünne intrinsische Spannung an der gewünschten Kontur des Werkstücks. Diese Spannung lässt das Material exakt an dieser Stelle reißen – ohne Gratbildung oder Absplitterungen, was eine praktisch nachbearbeitungsfreie Weiterverwendung des Glases ermöglicht. Für die massenorientierte Consumerindustrie ist das Laserschneiden darum eine nicht zu unterschätzende Einsparmöglichkeit. Erste Pilotkunden in Asien schneiden als Test bereits ihr Glas mit Laser.

Eines dieser Systeme ist die Top Cleave von Trumpf. Diese Optik soll die Materialmodifikation um das Hundertfache beschleunigen. Der Trick der Ditzinger: Die Optik verteilt die Intensität des Laserlichts gleichmäßig entlang der Strahlachse im Material. Dadurch wird der Fokus in die Länge gezogen und aus dem Fleck wird eine Fokuslinie.

Video: Laser Glasbearbeitung:

Damit rastern die Pulse das Glas nicht mehr Ebene für Ebene durch, sondern modifizieren mit einer einzigen Überfahrt – je nach Pulsenergie – die komplette innere Trennfläche einer bis zu 700 µm dicken Scheibe. Laut dem Unternehmen kommt die neue Optik mit dem hauseigenen TruMicro Laser bei dieser Dicke auf eine Trenngeschwindigkeit von bis zu 1 m/s – 100 Mal schneller als ohne.

Das neue Flaggschiff unter den TruMicro Lasern ist der 5080: Er liefert laut Unternehmen bis zu 1.000 kHz Repetitionsrate und maximal 500 µJ starke Pulse. Der Laser verfügt über 150 Watt mittlere Leistung, die mit der neuen Optik seine Leistung auf einer so langen Fokuslinie verteilen, dass das Laserlicht Gläser mit einer Dicke von mehr als einem Millimeter modifizierend trennt.

Laserschneiden von Glas - Konturen frei wählbar

Auch bei Rofin ist das Laserschneiden von Glas ein großes Thema. Das Unternehmen hat dazu das SmartCleave FI-Verfahren entwickelt. Laut dem Unternehmen handelt es sich dabei um einen spaltfreien Trennprozess für chemisch oder thermisch gehärtetes und ungehärtetes Material von 100 µm bis 10 mm Dicke und für andere spröde Materialien. Das Verfahren bietet demnach Schnittgeschwindkeiten von mehr als 300 mm/s. Es eigne sich für gerade, kurvige, geneigte oder angefaste Konturen gleichermaßen wie für das Schneiden von Rohren, gekrümmten Oberflächen oder geschichteten Gläsern.

Dabei biete das Laserschneiden Oberflächenqualitäten mit minimaler Bildung von Mikrorissen und einer Oberflächenrauheit Ra < 1 µm. Mit SmartCleave FI geschnittene Teile behalten demnach ihre hohe Biegebruchfestigkeit und benötigen lediglich minimale Nachbearbeitung. Als Strahlquelle setzt Rofin dabei auf den Ultrakurzpuls-Laser StarPico mit 15 ps und 50 W.

Dabei bauen sowohl der StarFemto und StarPico auf Rofins weiterentwickelter Hybrid MOPA Technologie auf. Sie eignen sich laut Unternehmen zum Schneiden verschiedenster Materialien wie Edelstahl, auch von spröden Werkstoffen wie Glas oder Saphir, und zum hochpräzisen Bohren verschiedenster Bohrloch-Geometrien, genauso wie für Strukturieraufgaben im µm-Bereich, den selektiven Schichtabtrag oder das Markieren.

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Andere Lasertypen haben den CO2-Laser teilweise aus traditionellen Anwendungen verdrängt. Unbeeindruckt davon erschließt sich das ‚zuverlässige Arbeitspferd‘ ständig neue Aufgabenfelder. Er bleibt ein echter Tausendsassa.

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