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Case study

Dimensionale Analyse von lasergeätzten Stahleinsätzen

Advanced Manufacturing, Case study, Formverfahren, Laser, Micro-manufacturing

Mit dem Sensofar S wide konnten wir die gesamte Geometrie in einem einzigen Durchgang messen und überprüfen, dass alles innerhalb der erforderlichen Parameter lag.

Laser-Technologie eignet sich perfekt für die Herstellung von Mikrohohlräumen in Formen, mikrofluidischen Kanälen oder sogar Mikrofräsen für vergüteten Stahl oder Hartmetallwerkzeuge. Wir verwenden Nanosekunden- und Femtosekunden-Laser, um eine hervorragende Oberflächenqualität zu erzielen. Aus diesem Grund wird die Lasertechnologie für funktionelle Texturierung verwendet, wobei die gravierten Nanostrukturen eine Funktionalität hinzufügen. Zum Beispiel können wir Strukturen schaffen, die Reibung reduzieren oder Beugung, Einfangen oder Diffusion erhöhen. Andere Strukturen könnten superhydrophob oder sogar antibakteriell sein.

Für funktionelle Texturierung haben Ultrakurzpulslaser, wie Femtosekunden-Laser, zwei Hauptvorteile. Erstens ist das Mikrofräsen gratfrei, sodass es praktisch keinen thermischen Effekt auf das Teil gibt. Das Ergebnis ist ein sauberes, scharfes Mikrofräsen mit definierten Kanten und hochwertiger Oberflächenveredelung. Zweitens, weil es ein „kalter Laser“ ist, können wir auf jedes Material gravieren: Saphir, Kunststoff, Glas, Keramik, Aluminium, Stahl usw.

Mit anderen Worten, mit Femtosekunden-Lasern können wir direkt auf Teile aus Materialien wie Kunststoff und transparentem Glas mit vollständiger Homogenität gravieren.

laser engraved steel insert
Abb 1. 2D-Ansicht der Topographie des gesamten Einsatzes mit echten Farbinformationen.

Studie einer diffusen Textur

Das Muster, das wir untersuchen möchten, ist ein mit einem Femtosekunden-Laser graviertes Stahleinsatz (Abbildung 1). Das Teil besteht aus zwei verschiedenen Geometrien: Die erste besteht aus flachen, sich kreuzenden Oberflächen. Die andere Geometrie ist eine wellige Oberfläche mit kleinen Details. Beide Geometrien haben eine diffuse Textur auf ihrer Oberfläche.

Beide Strukturen sind so gestaltet, dass sie einen spezifischen Effekt erzeugen, wenn das Licht durch das eingespritzte Kunststoffteil geht. Mit dem diffusen Design möchten wir eine homogene Lichtverteilung erzeugen. Dieses Teil zielt darauf ab, PMMA zu injizieren und dann eine photometrische Studie durchzuführen. Mit den Ergebnissen, die Sensofar uns liefert, können wir die Parameter kennen, um den optischen Simulator präzise anzupassen.

laser engraved steel insert
Abb 2. 3D-Ansicht der Topographie des gesamten Einsatzes, der 123 x 128 mm² hat und in 2 Minuten durchgeführt wurde.

Wir haben mit dem S wide-System gemessen, um dieses Teil zu charakterisieren. Es verwendet die Streifenprojektionstechnologie , die eine Oberfläche misst, indem sie die Änderung des Musters im projizierten strukturierten Licht erkennt. Diese Technologie ermöglicht es, große Flächen mit submikroner Wiederholbarkeit zu messen. Dank des Streifenprojektionssystems und des automatischen Stitchings haben wir alles in nur wenigen Minuten mit höchstmöglicher Qualität gemessen (Abbildung 2).

laser engraved steel insert
cs26 Microrelleus – laser functionalization
Abb 3. Nahaufnahme des Einsatzes und kritische Abmessungen aus der Profilansicht entnommen.

Es ist wesentlich, die Gravurergebnisse (Form, Winkel, Oberflächenqualität) zu kennen, um sicherzustellen, dass alles innerhalb der optischen Anforderungen liegt. Mit Sensofar S wide können wir die gesamte Geometrie auf einmal messen und überprüfen, dass alles innerhalb der erforderlichen Parameter lag (Abbildung 3).

Die Streifenprojektionstechnologie von Sensofar ist effektiv bei der Analyse von funktionellen Texturen im Mikromaßstab. Dadurch können wir schnelle und zerstörungsfreie Messungen erhalten, um sicherzustellen, dass funktionelle Texturen angemessen funktionieren.

Dank des S wide können wir eine hervorragende Qualitätskontrolle bieten und mit SensoVIEW alle Details über die Geometrie in einem Bericht zusammenfassen. Das S wide überwindet auch einige typische Einschränkungen von Streifenprojektionssystemen, da wir polierte Oberflächen messen können.

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