Aufgabenstellung
Übergeordnetes Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, einen 3D-Laserscanner mit integriertem Pyrometer sowie hochdynamischer Strahlführung und –formung und anpassbaren Strahlungsintensitätsverteilungen für das Laserschweißen von transparenten Kunststoffen zu entwickeln. Speziell in der Medizintechnik ergeben sich dadurch zahlreiche neue Anwendungsmöglichkeiten, da hier oftmals prozesssichere Fügeverfahren für absorberfreie Kunststoffe gefordert sind.

Vorgehensweise
Für das Schweißen wird ein Thulium-Faserlaser eingesetzt, dessen Wellenlänge von 1,94 µm von absorberfreien Kunststoffen deutlich besser als konventionelle Diodenlaserstrahlung absorbiert wird. Zur Erforschung der Auswirkung unterschiedlicher Intensitätsprofile wird zunächst ein 2D-Scanner aufgebaut. Zur dynamischen Strahlführung und –formung wird ein Spatial-Light-Modulator (SLM) eingesetzt, mit dem es möglich ist, nahezu beliebige Intensitätsverteilungen in der Fügeebene zu realisieren.

Ergebnisse
In bisherigen Untersuchungen hat sich bereits gezeigt, dass eine aktive Wasserkühlung des SLM-Chips notwendig ist, um eine stabile Strahlformung für cw-Strahlung im Leistungsbereich von bis zu 120 W bei einer Wellenlänge von 1,94 µm zu gewährleisten (siehe Bilder links und Mitte). Die nächsten Schritte sind dann die Realisierung des 2D-Scanneraufbaus und die Untersuchung der Auswirkung unterschiedlicher Strahlprofile auf das Schweißergebnis beim Transparent-Transparent-Schweißen. Das Bild rechts zeigt die Schweißnaht einer Transparent-Transparent-Verbindung mit Gauß-förmigem Intensitätsprofil (ohne Strahlformung).