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„Als Teil der Schunk Group verfolgen wir das Ziel, innovative Fertigungstechnologien für sprödharte Materialien weiterzuentwickeln“, erklärt Dr. Stephan Eifel, Geschäftsführer der Pulsar Photonics GmbH, Aachen. „Mit der RDX1000 LWJ ermöglichen wir nun eine Bearbeitung, die bisher nur mit aufwendigen mechanischen Verfahren oder komplexen Nachbearbeitungsschritten möglich war.“

Die RDX1000 LWJ basiert auf dem patentierten Laser MicroJet-Verfahren von Synova, das einen Laserstrahl über mehrere Millimeter in einem feinen Wasserstrahl führt. Dadurch bleibt die Strahlführung stabil, während das Material gleichzeitig gekühlt wird. „Diese Kombination bringt uns Bearbeitungstiefen und Präzision, die mit herkömmlichen Laserverfahren nicht erreichbar wären“, fasst Eifel zusammen.

Tiefe Schnitte in dicke Werkstoffe

Hinzu kommt, dass typische Laserabtragsprozesse zum Schneiden oft nur ein Aspektverhältnis von 1:3 bis 1:5 erreichen. Das bedeutet: Eine hundert Mikrometer breite Schnittfuge reicht nur bis zu 500 Mikrometer tief in das Material. Für tiefere Schnitte müssen breitere Schnittfugen gewählt werden, was zu längeren Prozessdauern führt. Mit der RDX1000 LWJ werden dagegen Aspektverhältnisse von bis zu 1:100 realisierbar – eine Dimension, die bislang nur mit aufwendigen mechanischen Verfahren möglich war. „Wir können beispielsweise eine nur 100 Mikrometer breite Struktur in eine 10 Millimeter dicke Keramik bohren oder schneiden – das öffnet völlig neue Möglichkeiten in der Fertigung“, betont der Experte.

Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal ist die Kombination von zwei Bearbeitungsstationen: Neben der wassergeführten Laserbearbeitung steht eine separate Trockenbearbeitungsstation zur Verfügung. „Das gibt unseren Kunden maximale Flexibilität“, so Dr. Eifel. „Sie können sowohl klassische Laserprozesse nutzen als auch den Laser-Wasserstrahl für besonders anspruchsvolle Bearbeitungen einsetzen.“

Diese Vielseitigkeit ermöglicht es, hybride Bearbeitungsstrategien umzusetzen. So können Materialien zunächst strukturiert und anschließend mit dem Laser-Wasserstrahl präzise durchbohrt werden – ein Vorteil bei der Fertigung komplexer Funktionsbauteile.

Erprobung im Schunk MACHLab

Das MACHLab, das konzernübergreifende Anwendungszentrum der Schunk Group, testet die Technologie unter realen Fertigungsbedingungen. „Hier schaffen wir eine Entwicklungsumgebung, in der neue Anwendungen direkt in die Produktion überführt werden können“, betont Dr. Eifel. Insbesondere in der Bearbeitung von 3D-gedrucktem Siliziumkarbid sowie bei der Fertigung hochpräziser Bauteile für die Mikroelektronik sieht Schunk großes Potenzial.

So stellt die Bearbeitung von technischer Keramik Hersteller bei filigranen Strukturen immer wieder vor Herausforderungen. Aufgrund ihrer hohen Härte und Sprödigkeit neigen diese Materialien zu Mikrorissen oder Gratbildung, wenn sie mit konventionellen Methoden bearbeitet werden. „Die RDX1000 LWJ ermöglicht extrem präzise Schnitte und Bohrungen ohne thermische Schädigung oder mechanischen Abrieb“, erläutert Dr. Eifel.

Präzise Kühlkanäle und filigrane Mikrobohrungen

Auch die Luft- und Raumfahrt nutzt zunehmend sprödharte Hochleistungswerkstoffe, etwa für Triebwerksschaufeln oder Wärmeschutzkacheln. Die RDX1000 LWJ ermöglicht tiefere und präzisere Kühlkanäle in hitzebeständigen Materialien, ohne deren Struktur zu beeinträchtigen. „Das reduziert Bauteilgewichte und erhöht die Effizienz – ein echter Gamechanger für diese Branche“, erklärt Eifel.

„Wir stehen erst am Anfang eines Paradigmenwechsels in der Lasermaterialbearbeitung von keramischen Bauteilen“, ist sich Dr. Eifel sicher. „Durch die Zusammenarbeit mit Synova und den Einsatz im MACHLab der Schunk Group treiben wir die industrielle Anwendung der Laser-Wasserstrahl-Technologie konsequent voran.“