Laser­schwei­ßen von Glas ist praxisreif

Neu­es Fem­to­la­ser­sys­tem von TRUMPF schweißt Glas wirt­schaft­lich und in hoher Qua­li­tät – kein Zusatz­ma­te­ri­al mehr not­wen­dig – Ver­fah­ren kommt in der TRUMPF eige­nen Fer­ti­gung von Laser­licht­ka­beln zum Einsatz

Der Laser­spe­zia­list TRUMPF hat ein Fem­to­se­kun­den­la­ser­sys­tem ent­wi­ckelt, wel­ches her­kömm­li­che Füge­ver­fah­ren wie etwa Kle­ben ablöst. Vor­teil hier­bei: Anders als bei Kle­be­ver­fah­ren ist kein emp­find­li­ches Zusatz­ma­te­ri­al mehr not­wen­dig. Damit erge­ben sich Kos­ten­ein­spa­run­gen, eine län­ge­re Halt­bar­keit und höhe­re Zuver­läs­sig­keit der Füge­naht. Der beson­de­re Cha­rak­ter von Glas bringt gro­ße Her­aus­for­de­run­gen mit sich: Glas ist hart, sprö­de, weist eine gerin­ge­re Wär­me­leit­fä­hig­keit als Metall auf und neigt bei ungleich­mä­ßi­ger Erwär­mung auf­grund auf­tre­ten­der Span­nun­gen zu Ris­sen. Mit Fem­to­se­kun­den­la­ser­sys­te­men las­sen sich sol­che Ris­se ver­hin­dern. „Die Anfor­de­run­gen an das Laser­sys­tem lie­gen dar­in, wie varia­bel sich Pau­sen und Pul­se pro­gram­mie­ren las­sen“, erklärt Elke Kai­ser, Appli­ka­ti­ons­in­ge­nieu­rin bei TRUMPF.

Für Licht mit Wel­len­län­gen vom ultra­vio­let­ten bis zum nahen Infra­rot­be­reich ist Glas durch­läs­sig. Erst bei sehr hohen Ener­gie­dich­ten fin­det Absorp­ti­on statt. Des­we­gen kann eine Bear­bei­tung inner­halb des Glas­ma­te­ri­als statt­fin­den. Die höchs­te Leis­tungs­dich­te liegt ver­senkt im Unter­glas beim Fokus. Meh­re­re tau­send Laser­strahl­pul­se tra­gen dazu bei, dass von unten nach oben über eini­ge Mil­li­se­kun­den eine Schmelz­bla­se ent­steht. Durch ein geschick­tes Wär­me­ma­nage­ment und opti­ma­les Ver­hält­nis von Puls- und Pau­sen­dau­er, las­sen sich Ris­se im Glas vermeiden.

Schutz­kap­pen für Laser­licht­ka­bel laser­ge­schweißt statt geklebt

Bau­tei­le aus Glas, die zuvor auf­ein­an­der geklebt wur­den, las­sen sich nun über Laser­pro­zes­se wirt­schaft­lich und mit hoher Qua­li­tät zusam­men­schwei­ßen. TRUMPF demons­triert dies in der eige­nen Fer­ti­gung von Laser­licht­ka­beln. Der Schutz­kap­pen­de­ckel des Laser­licht­ka­bels wur­de bis­her auf­ge­klebt. Jetzt wird er mit­tels Laser auf­ge­schweißt. Dabei ist die Ver­bin­dungs­fes­tig­keit der Glas­tei­le vor allem von der Höhe der Puls­ener­gie abhän­gig. Bei Infra­rot­licht von 1030 Nano­me­tern liegt die Puls­ener­gie bei etwa 9 Mikrojoule.

TRUMPF baut der­zeit eine Anla­ge zum siche­ren, seri­en­rei­fen Glas­schwei­ßen der Laser­licht­ka­bel-Schutz­kap­pen mit­tels Laser in der eige­nen Fer­ti­gung in Schram­berg auf. Elke Kai­ser kon­sta­tiert: „Die Laser­an­la­ge dient zudem als Pilot­an­la­ge, um poten­zi­el­len Anwen­dern zu demons­trie­ren, dass neue inno­va­ti­ve Laser­ver­fah­ren im Bereich Glas­be­ar­bei­tung pra­xis­reif und zuver­läs­sig sind und immense Vor­tei­le brin­gen.“ Wirt­schaft­lich­keit bewei­sen die neu­en Laser­fü­ge­ver­fah­ren für Glas etwa dadurch, dass die Nach­tei­le her­kömm­li­cher Metho­den wie etwa Kle­ben eli­mi­niert wer­den: opti­sche Strahl­we­ge wer­den nicht mehr ver­schmutzt, es gibt kein Aus­damp­fen und kei­ne Lang­zeit­ver­sprödung von Kleb­stof­fen, was etwa bezüg­lich der Glas­schutz­kap­pen bedeu­tet, dass sie wesent­lich län­ger hal­ten wer­den. Wei­te­re Appli­ka­tio­nen hin­sicht­lich laser­schwei­ßen von Glas inner­halb der eige­nen Fer­ti­gung sind zur­zeit bei Trumpf in Vorbereitung.