Wenn wir sehr kleine Löcher, Schnitte, Linien und Merkmale herstellen müssen, ist die Lasermikrobearbeitung in der Regel die beste Wahl in unserem Werkzeugkasten für die digitale Fertigung. Laser, die Licht im ultravioletten Bereich des Spektrums emittieren, sind besonders nützlich für Anwendungen in der Biotechnologie und Medizintechnik, da sie Strukturen mit einer Größe von nur 1 Mikrometer erzeugen können - was ziemlich klein ist, wenn man bedenkt, dass das durchschnittliche menschliche Haar einen Durchmesser von etwa 75 Mikrometer hat!
Laser-Wellenlänge
Laserstrahlen müssen auf eine Punktgröße fokussiert werden, in der die Energie ausreichend konzentriert werden kann, um eine Materialveränderung zu bewirken. Laser, die mit kürzeren Wellenlängen arbeiten, wie z. B. Excimer bei 193 und 248 nm, können auf Punktgrößen im Submikrometerbereich fokussiert werden. Obwohl dies möglich ist, können in der Praxis wiederholbare Punktgrößen von etwa 1 Mikrometer erreicht werden, was die Lichtquelle für viele Anwendungen sehr nützlich macht. Löcher im Bereich von 1 bis 20 Mikrometern werden häufig für Dichtheitsprüfungen und die Herstellung von medizinischen Verneblern, Inhalatoren, Ballonkathetern oder Schattenmasken verwendet.
So sehr man sich auch anstrengen mag, Licht im längeren Wellenlängenbereich des Infrarots wird physikalisch niemals in der Lage sein, so kleine Löcher zu erzeugen. Für viele Anwendungen genügen jedoch Löcher zwischen 5 und 200 Mikrometern. In diesen Fällen, insbesondere bei der Arbeit mit Metallen, Keramik, Silizium oder Glas, werden Laser mit längeren Wellenlängen eingesetzt, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Bildseitenverhältnis
Wir müssen auch das Aspektverhältnis berücksichtigen, d. h. das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Laserspots und der Dicke des Materials. Während wir das Laserlicht nach unten fokussieren, um eine maximale Energiekonzentration oder Fluenz zu erreichen, dehnt sich der Strahl aus oder divergiert, sobald die Photonen im Material absorbiert werden. Als Faustregel gilt, dass die Divergenz des Laserstrahls mit abnehmender Spotgröße zunimmt.
Ein auf einen 1-Mikrometer-Fleck fokussierter Strahl behält diese Fleckgröße nur über eine kurze Distanz bei, so dass die Herstellung von 1-Mikrometer-Löchern in 6" Material physikalisch unmöglich ist. Bei Potomac haben wir eine Reihe von Techniken, die
können wir ein Seitenverhältnis von bis zu 10:1 erreichen, d. h. wir können ein Loch herstellen, das 10 Mal tiefer ist als sein Durchmesser. Dies hängt jedoch von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich der Art des Materials.
Obwohl mechanische Verfahren ihren Platz haben, kann die CNC-Bearbeitung nicht mit der einzigartigen Fähigkeit des Lasers mithalten, Löcher auf kleinstem Raum herzustellen. Angesichts der zunehmenden Miniaturisierung in den Bereichen Biotechnologie, Medizintechnik, Mikrofluidik, Elektronik und Konsumgüterindustrie müssen die Produktteile immer kleinere Merkmale aufweisen.
Da Potomac mit der Entwicklung und dem Bau von Excimer- und anderen UV-Lasern begonnen hat, sind wir bestens qualifiziert, den richtigen Laser zur Lösung des kleinsten Fertigungsproblems auszuwählen.
