F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R W E R K Z E U G M A
S C H I N E N U N D U M F O R M T E C H N I K I W U
LASERSTRUKTURIERUNG VON FORMEN UND OBERFLÄCHEN
Lasermikrostrukturierung funktionaler
Oberflächen und Mikrogeometrien
Die Mikrostrukturierung mithilfe eines
Lasers ermöglicht eine präzise Bearbeitung
unterschiedlichster Mikrostrukturen. Werk-
stoffe, die mit konventionellen Fertigungs-
verfahren nur noch schwer strukturierbar
sind, können unabhängig von Härte,
Zähigkeit oder elektrischer Leitfähigkeit
bearbeitet werden. Gleichzeitig lassen sich
Strukturen mit Abmessungen von wenigen
Mikrometern herstellen.
Forschungsarbeiten am Fraunhofer IWU
konzentrieren sich auf die 2½D- und 3D-
Mikrostrukturierung von Prägewerkzeugen
für das Heißprägen medizinischer Fluidsysteme
sowie auf die Oberflächenstrukturierung
technischer Komponenten beispielsweise
zur Reibwertreduzierung. Die Anwendung
der Ergebnisse auf 3D-Freiformoberflächen
sowie die Kombination der Laserbearbei-
tung mit dem Mikrofräsen ist gegenstand
1 Mikrostrukturierung mittels
Laserablation
2 Prägewerkzeug für das Mikro-
heißprägen aus Siliziumcarbid (SiC)
3 Prozessablauf zur Fertigung von
heißgeprägten Mikrofluidikkom-
ponenten
Fraunhofer-Institut für
Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU
Reichenhainer Straße 88
09126 Chemnitz
Abteilung Funktionsoberflächen
und Mikrosystemfertigung
Dr.-Ing. Jan Edelmann
Telefon +49 371 5397-1931
[email protected]
www.iwu.fraunhofer.de
derzeitiger Untersuchungen, um die
Vorteile beider Bearbeitungsverfahren
besser zu nutzen.
System
– Ultrakurzpulslasersystem mit 532 nm
Wellenlänge sowie Pulsdauern von 12 ps
– Faserlaser mit 1064 nm Wellenlänge
– Mehrachs-Maschinenystem zur 3D-
Laserstrukturierung
Handlungsfelder
– Laserfeinststrukturierung von Heißpräge-
und Spritzgusswerkzeugen
– Mikrostrukturierung technischer Oberflä-
chen, u.a. zur Beeinflussung tribologischer,
optischer und haptischer Effekte
– Mikrostrukturierung metallischer Werk-
stoffe in Kombination von Laser- und
Fräsbearbeitung
21
© F
raun
hofe
r IW
U, 2
014
F R A U N H O F E R I N S T I T U T E F O R M A C H I N E T O O
L S A N D F O R M I N G T E C H N O L O G Y I W U
LASER STRUCTURING OF SHAPES AND SURFACES
Laser micro-structuring of functional
surfaces and micro-geometries
Micro-structuring by laser enables precise
machining of various microstructures.
Materials regardless of hardness, tough-
ness and electrical conductivity can be
processed, which are very hard to be
structured with conventional manufactur-
ing processes. At the same time, structures
with dimensions of a few micrometers can
be generated. Fraunhofer IWU is currently
focusing on 2½D and 3D micro-structuring
of the molding tools for hot embossing of
medical fluid systems as well as on surface
structuring of technical components,
among other aspects, for reduction of
friction. The application of the results on
3D freeform surfaces and the combination
of laser processing with micro-milling
is subject of current investigations. This
allows the use of the advantages of both
processing methods.
1 Micro-structuring by laser
ablation
2 Embossing die for hot emboss-
ing made of silicon carbide (SiC)
3 Process chain of hot-embossing
micro fluidic structures
Fraunhofer Institute for
Machine Tools and
Forming Technology IWU
Reichenhainer Strasse 88
09126 Chemnitz, Germany
Department Functional Surfaces
and Microsystems Manufacturing
Dr.-Ing. Jan Edelmann
Phone +49 371 5397-1931
[email protected]
www.iwu.fraunhofer.de
Process
– Picosecond laser system with 532 nm
wavelength and pulse durations of 12 ps
– Fiber laser with 1064 nm wavelength
– Multi axis system for 3D laserstructuring
– Optical measurement system for death
controll
Action
– Micro structuring of metallic materials in
a combination of laser and milling
– Laser structuring of embossing tools and
injection molds
– Micro structuring of technical surfaces
etc. to influence tribological, haptical and
optical effects
– Micro structuring of metallic materials by
combination of laser and milling
© F
raun
hofe
r IW
U, 2
014
functional fluidic structure
CAD structure of a forming tool (negative form)
forming tool in silicon carbide (negative form)
embossed micro fluidic structure in PMMA
3
design laser machining
embossing
