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Bohren

Der Laserstrahl erzeugt beim Laserbohren berührungslos feinste bis größere Löcher in verschiedenen Materialien.

Ein kurzer Laserpuls mit hoher Leistungsdichte bringt beim Laserbohren die Energie in sehr kurzer Zeit in das Werkstück. Dadurch schmilzt und verdampft das Material. Je größer die Pulsenergie ist, desto mehr Material schmilzt und verdampft. Beim Verdampfen vergrößert sich das Materialvolumen im Bohrloch schlagartig und ein hoher Druck entsteht. Dieser Dampfdruck treibt das aufgeschmolzene Material aus dem Bohrloch. Eine Besonderheit stellt die Laserbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern im Pikosekundenbereich dar. Dabei wird das Material durch Sublimation direkt ohne Materialaufschmelzung aus dem festen Zustand verdampft - das Bauteil wird dabei nicht erwärmt. Im Laufe der Zeit haben sich aus dem Grundprinzip mehrere Bohrverfahren entwickelt.

Einzelpulsbohren (links) und Perkussionsbohren (rechts).

Einzelpulsbohren und Perkussionsbohren

Im einfachsten Fall erzeugt ein einzelner Laserpuls mit vergleichsweise hoher Pulsenergie die Bohrung. Auf diese Weise lassen sich sehr schnell viele Löcher erzeugen. Beim Perkussionsbohren entsteht die Bohrung durch mehrere Laserpulse mit geringerer Pulsdauer und Pulsenergie. Dieses Bohrverfahren liefert tiefere und präzisere Löcher als das Einzelpulsbohren. Perkussionsbohren ermöglicht außerdem kleinere Lochdurchmesser.

Trepanierbohren

Beim Trepanieren entsteht die Bohrung ebenfalls durch mehrere Laserpulse. Zunächst bohrt der Laser ein Startloch mittels Perkussionsbohren. Anschließend vergrößert er das Startloch, indem er in mehreren, zunehmend größeren Kreisbahnen über das Werkstück fährt. Der größte Teil des aufgeschmolzenen Materials wird dabei nach unten aus dem Bohrloch getrieben.

Helixbohren

Anders als beim Trepanieren wird beim Helixbohren kein Startloch erzeugt. Der Laser fährt schon bei den ersten Pulsen in einer Kreisbahn über das Material. Dadurch tritt viel Material nach oben aus. In einer Wendeltreppenform arbeitet sich der Laser in die Tiefe vor. Dabei kann der Fokus nachgeführt werden, so dass er immer am Boden der Bohrung liegt. Wenn der Laser das Material durchdrungen hat, können noch einige Runden angefügt werden. Sie dienen dazu, die Unterseite der Bohrung aufzuweiten und die Ränder zu glätten. Mit Helixbohren lassen sich sehr große und tiefe Bohrlöcher mit hoher Qualität erzeugen.