Aufgabenstellung
Produktpersonalisierung ist ein aktueller Trend in der Papier- und Verpackungsindustrie bei gleichzeitig voranschreitender Entwicklung neuer High-Tech-Materialien. Hieraus ergeben sich zusätzliche Anforderungen an die Papierver-arbeitungsprozesse wie hohe Gestaltungsfreiheit und freie Papierwahl. Laserprozesse als berührungslose, flexible Verfahren stoßen hier auf immer mehr Interesse und werden daher in diesem Forschungsprojekt untersucht, um beispielsweise individuelle Texturen realisieren zu können.

Vorgehensweise
Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Prozesses für individuelles Produktdesign zum Verarbeiten von Papier und Pappe mithilfe bis in den Pikosekundenbereich gepulster Laserstrahlung. Verwendete Strahlquellen sind hierbei Nd:YAG (1064 nm) und CO2 (10600 nm) Lasersysteme bei verschiedenen Pulsdauern. Fundierte Kenntnisse der Strahl-Papierwechselwirkung sind entscheidend für diese Entwicklung und werden deshalb durch breit angelegte Parameterstudien erarbeitet. Als Haupteinflussfaktoren auf diese Prozesse werden dabei unter anderem die Grammatur, Art und Anteil der Fasern sowie die chemische Struktur der Papiermatrix und deren Deckschicht angenommen.

Ergebnisse
Erste Untersuchungsergebnisse zeigen deutliche Unterschiede bei der Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen und Pulsdauern, zum Beispiel hinsichtlich Oberflächenqualität und Abtragsgeschwindigkeit (Bild links). Werden beim Einsatz eines konventionellen CO2-Lasersystems stets Verfärbungen des bearbeiteten Papiersubstrates festgestellt, können hingegen mit einer kurzgepulsten Strahlquelle im Nano- oder Pikosekundenbereich Strukturierungen ohne Verfärbung realisiert werden (Bild rechts). Weiterführende Farb- und Strukturanalysen müssen zeigen, was die verwendeten Systeme im direkten Vergleich leisten können und welche Grenzen der Bearbeitungsprozesse sich daraus ergeben.