Pagina 33 van: Metaal Magazine 5 – 2014
j a a r g a n g 5 2 | w w w . m e t a a l m a g a z i n e . n l | 5 – 2 0 1 4 33
M E T A A L B E W E R K E N
laser. Omdat de consument steeds compactere
producten wil, die bovendien minder energie
verbruiken, willen elektronicafabrikanten scha-
kelingen en IC’s in de printplaat integreren.
Hiervoor moeten de machines van Schmoll-Ma-
chinen bij het boren van een printplaat niet vol-
ledig doorboren maar bij een tussenlaag stop-
pen. “Met de picoseconde laser lukt dit omdat
het een koude boorbewerking is en we de rest
van het materiaal niet aantasten”, zegt Grant
Christiansen, salesmanager Laserbewerkingma-
chines bij deze Duitse machinebouwer. De ap-
plicatie die samen met Trumpf hiervoor is ont-
wikkeld, is gebaseerd op de TruMicro 5000 pico-
secondelaser. De gaten die met de laser worden
geboord, hebben een diameter tussen de 20
micrometer en 100 micrometer. Door de ex-
treem korte pulsduur voorkomt men het ont-
staan van microscheuren in het materiaal, die
ontstaan zodra je met een andere laserbron
gaat boren. Met dezelfde laserbron kun je ook
dunne folies boren (meer dan 1000 gaten per
seconde) en zelfs glas.
Highspeed-microsmeltsnijden
Een hele nieuwe toepassing, die Trumpf pas
eind maart heeft aangemeld voor patent, is het
highspeed-microsmeltsnijden van dunne mate-
rialen zoals folies of heel dunne metaalplaten,
bijvoorbeeld voor filters of zeven. Dit is in prin-
cipe een nieuw proces. Trumpf wil hiermee het
probleem oplossen dat de bestaande installa-
ties voor het microsnijden van grotere series te
langzaam zijn omdat de machines hiervoor on-
voldoende dynamisch zijn. Trumpf combineert
de scannertechnologie, bekend van toepassin-
gen waarin snelle bewegingen voorop staan,
met een nozzle-gebonden snijsysteem. Hiermee
verhoogt men de inschakelduur van de laser
naar meer dan 80 procent, wat het systeem vele
malen efficiënter maakt. In feite wordt er ‘on
the fly’ gesneden: terwijl de machine voor de
langzame beweging van de plaat zorgt, zorgt
de scanner dat binnen die langzame beweging
razendsnel gesneden wordt met hoge nauw-
keurigheid. Trumpf heeft met name kennis op-
gebouwd wat betreft de precieze afstemming
tussen de beweging van de tafel en de scanner.
Kunststof en metaal verbinden
Voor een derde toepassing zet Trumpf de hoog-
vermogen-nanosecondelaser uit de TruMicro
7000 serie in, die een aanzienlijk langere puls-
duur kent (van 300 ns tot 30 ns vergeleken met
de picosecondenlasers). Hiermee kan men bij-
voorbeeld aluminium gietdelen polijsten, door
het oppervlak te smelten en het materiaal op-
nieuw te verdelen, zodat de oppervlakteruw-
heid verbetert. Het tegenovergestelde kan ook:
het oppervlak ruwer maken. De laserstraal
brengt als het ware in het oppervlak een ver-
tanding aan, tot 300 micrometer diep. Vervol-
gens plaatst men een kunststof-deel op het
bewerkt oppervlak, drukt dit lichtjes aan en
gebruikt dan weer de laser om het kunststof in
het contactvlak te smelten, zodat kunststof en
aluminium gelast worden. In de testen heeft
men de verbinding belast met 8000 N waarbij
de verbinding in tact bleef maar op een gege-
ven moment de kunststof afbreekt. Toepassin-
gen waar Trumpf aan denkt zijn onder andere
te vinden in de automobielindustrie, waar men
dit kan gebruiken om sensoren aan metalen
componenten te verbinden. <<<
Wat is een ultrakortepuls-laser?
De ultrakortepuls-laser wordt ook wel de koude laser genoemd. Doordat de duur dat de
energie in het te bewerken materiaal wordt gebracht zo extreem kort is, dringt er geen
warmte in behalve op de plek waar men echt materiaal wil weghalen. De pulsduur bedraagt
namelijk slechts een pico- of een femtoseconde, respectievelijk 10 -12 en 10 -15 van een seconde.
Gedurende die korte tijd wordt een enorme hoeveelheid energie ingebracht. Door deze licht-
straal sterk te bundelen, komt men aan het oppervlak van het werkstuk tot een vermogens-
dichtheid van 1014 W/cm2. Ter vergelijking: de lasers die gebruikt worden om staalplaat te
snijden, zorgen voor een energieopbrengst van ongeveer 106 W/cm2. Deze hoge energiemassa
van de ultrakortepuls-laser verdampt elk materiaal. Doordat de laserstraal zeer gericht naar
één plek wordt gestuurd, verdampt het materiaal hier zonder het omliggende materiaal door
de warmte te beschadigen.
Beste jaren voor laser
beginnen pas
Dergelijke microboringen (75 micrometer doorsnede) snijdt Trumpf met meer dan
1000 per seconde.
Een onderdeel voor een polshorloge, gesneden met de ultrakortepuls-laser (foto
Trumpf)
De machine die met de ultrakortepuls-laser 1000
gaten per seconde snijdt.
In dit voorbeeld zijn drie toepassingen van de korte
pulslaser (TruMicro 7000) te zien: het polijsten van het
aluminium gietdeel, het ruwen van het oppervlak en
het verbinden van aluminium met kunststof
32-33_pulslasers.indd 33 09-05-14 12:31