microcut 2000 UKP - TRUMPF Laser

Technologietag: Materialbearbeitung mit UltrakurzpulslasernHochpräzisionsbearbeitung mit UKP-Lasern –Applikationsergebnisse und AnwendungsbeispieleDr. Siegfried Pause und Robert Hebel,LLT Applikation GmbHTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 1

Präzision ist unsere Stärke.Gliederung1) Vorstellung des Unternehmens2) Maschinenkonzepte der LLT3) microcut 2000 UKP4) Applikationsergebnisse5) AusblickTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 2

Präzision ist unsere Stärke.LLT Applikation GmbHLaser- und Lichtstrahl- TechnologieAm Vogelherd 51D-98693 IlmenauGermanyTel.: +49 (0) 36 77 / 46 33- 0Fax: +49 (0) 36 77 / 46 33- 10E-Mail: info@LLT-ilmenau.dewww.LLT-ilmenau.deTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 3

Präzision ist unsere Stärke.Kernkompetenzen• Maschinenkonzepte für höchste PräzisionSondermaschinenbau von Laser-Präzisionsbearbeitungsanlagenfür das Laser-Präzisionsschneiden, -schweißen, -bohren, dieMikrostrukturierung und andere Applikationen• Laser Job ShopLohnfertigung und Applikation vom Einzelstück bis zur Großserie• Technologieberatung und ForschungskooperationTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 4

UnternehmensentwicklungPräzision ist unsere Stärke.LLT Applikation GmbH1997 1998 2000 20012002 2003200520072009201020112012Gründungder LLTMaschinenkonzeptprecicutBezug des neuenFirmengebäudesZertifizierung nachDIN ISO 9001:2000microcut stentundmicrocut 2500precicut 50/35in neuem DesignEWS 200MaschinenkonzeptMLA 500Neue Fertigungshallefür den Maschinenbaumicrocut 2000UKPMaschinenkonzeptmicrocut 2000MaschinenkonzeptµicrocutZertifizierung nachDIN ISO 9001:2008Technologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 5

Standardmaschine mit hoher Genauigkeit undgünstigem Preis/Leistungsverhältnis.precicut 50/35Variabel einsetzbare Präzisionsbearbeitungsanlagezum Schneiden, Schweißen, Bohren undStrukturierenVerschiedene Laserstrahlquellen integrierbar,Nd:YAG-Laser, Scheibenlaser, Faserlaser undUltrakurzpulslaserVerfahrbereiche (X-Y): 500 x 350 mmPositioniergenauigkeit: ± 0,01 mmZ-Achse: 300 mmGeschwindigkeit, max.: 20 m/minBeschleunigung: 2 gTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 6

Hochdynamische Präzisionsmaschine für die Laser-Mikromaterialbearbeitung.MLA 500Ein luftgeführter Präzisionskreuztischmit Direktantrieben u. hochauflösendemMesssystem ermöglicht kleinsteFertigungstoleranzen bei höchsterDynamik.- Luftlagerung und wassergekühlteLinearmotoren- hohe Positionier- undBearbeitungsgeschwindigkeitenVerfahrbereich: 300 x 500 mmPositioniergenauigkeit: ± 3µmGeschwindigkeit, max.: 500 mm/sBeschleunigung, max.: 20 m/s 2Technologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 7

microcut stentLaser-Präzisionsbearbeitungssystem für hoheFertigungsgenauigkeiten bei gleichzeitig höchster Dynamik- kompakter, schwingungsgedämpfterMaschinenbau aus Hartgestein- Innovatives Antriebs-und Steuerungskonzeptauf der Basis von Direktantrieben- Fertigungstoleranzen im Mikrometerbereich- Pneumatische Spanntechnik undautomatisiertes Rohrhandling- Einrichtung zum NassschneidenStrahlquellen:Verfahrbereich in X: 300 mmPositioniergenauigkeit: ± 2 µmDrehachse A (n max.): 400 min -1 (links)Geschwindigkeit max.: 300 mm/s- ScheibenlaserBeschleunigung max.: 2 g(oben)Messsystemauflösung: 100 nm- FaserlaserTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 8

EWS 200Kompakte Laserbearbeitungsstation für fasergekoppelteLasersysteme mit einer Vielzahl von AnwendungenDie Betätigungsfelder der EWS 200 sind das PunktundNahtschweißen sowie Schneiden und Bohren.- Maschinengestell aus Polymerbeton- Portalbauweise- Optional: Präzisionsdrehachse (4. Achse)- Stellfläche = Euro-Palette (800 x 1200mm)- Fanuc-SteuerungVerfahrbereich (X-Y-Z):400 x 400 x 200 mmTischgröße:400 x 300 mmWiederholgenauigkeit (X,Y,Z): ± 10 µmGeschwindigkeit, max. (X/Y/Z): 12/12/6 m/minLaser-Sicherheitsklasse: ITechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 9

microcut 2000/2500Laser-Präzisionsbearbeitungssystem für hoheFertigungsgenauigkeiten bei gleichzeitig höchster Dynamik- Für Anwendungen zum Präzisionsschneiden,Laserschweißen, Bohren, Mikrostrukturieren.- hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit dankhochdynamischem Steuerungskonzeptmit kurzen Zykluszeiten,- Basis: 2- Koordinaten-Direktantrieb(Wartungsarm, kein Verschleiß)- Benutzerfreundliche Bedieneroberflächeund Bedienpanel- PräzisionsrohrbearbeitungVerfahrbereich: 200 x 200 mm bzw.250 x 250 mmPositioniergenauigkeit: ± 1 µmGeschwindigkeit, max.: 200 mm/sBeschleunigung, max.: 20 m/s 2Option: Präzisions-Drehachse:max. Geschwindigkeit: 600 U/minmax. Beschleunigung: 416 rad/s²Wiederholgenauigkeit: ± 5 arcsecRundlaufgenauigkeit: ± 5 arcsecTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 10

microcut 2000Detailansicht eines elektrodynamischen Planarantriebes- Keine mechanischenFührungen,- Positionierung durchelektrodynamischeFeldkräfte,- LuftgelagertTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 11

microcut 2000 UKPKompaktes Laser-Präzisionsbearbeitungssystemzur Integrationvon Ultrakurzpuls-StrahlquellenHauptanwendungsbereich: Mikrobearbeitung(Strukturieren) und Präzisionsschneiden- Basis: planarer 2-Koordinaten Direktantrieb- Flexibel:– Aufnahme verschiedenster Strahlquellendurch große Portalfläche– Schnelle und unkompilzierte Umrüstungzwischen Scanner und Festoptik Bauraumfür verschiedene Strahlführungs- undStrahlformungskomponenten– Modular erweiterbar durch hochdynamischenrotativen Direktantrieb- Stellfläche (Breite x Tiefe): 1300 x 2300 mm- Masse (ohne Strahlquelle): 3600 kgTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 12

Integrierbarkeit verschiedener Strahlquellenmicrocut 2000 UKPAmplitude SystemsTime BandwidthJENOPTIKTrumpfTangerineFuegoD2.fsTruMicro5050Technologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 13

Demonstrationsanlage bei LLTmicrocut 2000 UKPStrahlquelle:- TruMicro5050- Wellenlänge: 1030nm- P mittel 50W bei 800kHz- Zirkulare Polarisation möglichScanner:- ScanLab Hurry Scan II 14- F-Theta: 100mmFestoptik:- Precitec FeinschneidkopfBrennweite: 50mmTrepaniersystem:- Eigenentwicklung desbayerischen Laserzentrums- 2 Piezostellelemente- Freiformen realisierbar(Ellipsen, Romben, Kreise...)- Geometrie im Bohrungsverlaufanpassbar (Eintritt ≠ Austritt)Freiformen mit Trepaniersystem:Technologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 14

FR4 - Epoxyd-GlasgewebeApplikationsergebnisseMaterial: FR4 FolieDicke: 200µmv (Scan): 500mm/sP (mittel): 10WTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 15

FR4 - Epoxyd-GlasgewebeApplikationsergebnisseSchnittfläche200µmMaterial:FR4 FolieDicke: 200µmv (Scan):P (mittel): 40W1500mm/sKonturlänge: 15mmBearbeitungszeit: 12s→ Pausenzeiten zurAbkühlung notwendigTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 16

FR4 Cu – beidseitig mit Kupfer beschichtetApplikationsergebnisseMaterial:FR4 + CuDicke:FR4 – 600µmCu – 2x 12µmP (mittel):50Wv(Scan):750 mm/sEffektiveSchnittgeschw.:300mm/min(Pausenzeitenzur Abkühlungnotwendig)SchnittflächeTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 17

ApplikationsergebnisseWolframlegierung (Dicke 200µm) geschnitten mit FestoptikFaserlaserUKP-Laser- Hochschmelzend (Schmelzpunkt:3422 °C, Siedepunkt: 5930 °C)- Sehr spröde (Rissbildung)- UKP-Laser ermöglicht deutlicheReduzierung des Wärmeeinflusses- Schnittgeschwindigkeit von100 mm/min realisiertTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 18SchnittflächeOberseite

ApplikationsergebnisseQuarzglasFaserlaser- Fläche: je 2 x 2 mm- Tiefe: 120µm (2s) / Tiefe: 240µm (4s)StrukturgrundSchnittflächeOberseiteTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 19

Applikationsergebnisse mit TrepaniermodulSilizium (Dicke 250µm)FaserlaserOberseite- Typische Oberfläche nachPlasmaätzen- Ablatiertes Material wirdnachfolgend mittels Reinigung imReinraum entferntUnterseite- Negativ konische Bohrung(D Austritts > D Eintritt )- Bearbeitungszeit: 1sSchnittflächeOberseiteTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 20

AusblickZahnrad in Edelstahl (Geschnitten mit Scanner)FaserlaserUKP-LaserOberseiteUnterseiteSchnittflächeBilder aus Applikationsversuchen bei Trumpf (Applikationslabor)- Material: 1.4301- Dicke: 100µm- D Außen : 4mm- Dauer: 92s→ OptimierungsbedarfTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 21

Stent-Struktur (geschnitten mit Festoptik und fs-Laser)FaserlaserAusblickOberseite- Material: Edelstahl- Dicke: 100µm- Schmale Stege = 50µm- Ober- und Unterseite kaumzu unterscheidenTechnologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelUnterseiteSchnittfläche→ ps-Laser ermöglichen die Bearbeitungvieler unterschiedlicher Materialien→ deutlich reduzierter Wärmeeintrag→ noch kürzere Pulse (fs) reduzieren denWärmeeintrag nochmals Oberseite erheblich!Folie: 22

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !Technologietag: Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern, 22.11.2012Autor: Dr. Siegfried Pause, Robert HebelFolie: 23