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BIBEBUVABSc in MaschinentechnikUltrafine Laser MicroprocessingLasertechnologie / Betreuer: Prof. Beat NeuenschwanderExperte: Peter Paul KnobelWird ein Laserstrahl mit einem Axikon (einer konischen Linse) fokussiert, entsteht ein Besselstrahl. DieserStrahl hat sein Leistungsmaximum im Zentrum. Der Durchmesser dieses Zentrums liegt im Mikrometerbereich.Um dieses Zentrum breiten sich kreisförmig weitere Leistungsspitzen aus, die gegenüber derHauptleistungsspitze schwächer sind. Im Gegensatz zu normalen Lichtstrahlen divergiert der Besselstrahlnicht, das heisst, dieser Strahl ist konstant gleichförmig.Benedict GfellerAusgangslageIn der vorgehenden Projektarbeitwurde der Laboraufbau mit dengesteuerten Achsen realisiert underste Grundversuche mit dem Axikongemacht.ZielDas Ziel dieser Arbeit ist es, dieMöglichkeiten und Grenzen zu erfassen,die sich beim Bearbeitenvon Kupfer und Stahl mit einemaxikonfokussierten Laserstrahl ergeben.Ausserdem müssen dieParameter zur optimalen Bearbeitunggefunden werden.VorgehenMittels eines grünen Laserstrahlsmit einer Wellenlänge von 532 nmkonnten verschiedene Versuchedurchgeführt werden, die unterdem Rasterelektronenmikroskop(REM) und unter dem Lichtmikroskopausgewertet wurden. DieVersuche beinhalten Linien, Löcherund flächige Abtragungen.Die jeweiligen Ergebnisse wurdendann fortlaufend für die nächstenVersuche umgesetzt.ResultateDie Tiefenschärfe des Axikons istenorm. Das Axikon konnte übereine Distanz von 4.5 mm verschobenwerden, ohne dass sich derFokus verändert. Ein vertikalesNachführen der Optik ist deshalbnicht nötig.Das Problem sind die vom Axikonerstellten Ringe um die Hauptleistungsspitze,welche das Materialab einer gewissen Leistung bearbeitetund so den Bearbeitungsbereichvergrössert.Es konnten Löcher und Linien imBereich 1.5 μm erstellt werden.Die erreichbare Tiefe liegt bei diesenGrössenordnungen für Kupferbei 25 μm und für Stahl bei 10 μm.Es konnten quadratische Abtragungenmit Seitenlängen von20 μm und Tiefen von 5 μm erzeugtund die dazu gehörendenoptimalen Parameter gefundenwerden.Flächiger AbtragTiefenschärfe VersuchMikrobohrung200 ti.bfh.ch