Laserstrukturieren im Werkzeugbau

Für Gestaltungsberufe hat sich die Laserstrahltechnologie ein breites Anwendungsspektrum erarbeitet. Komplexe Formen können aus nahezu jedem Material geschnitten werden, ohne dass ein aufwändiges Werkzeug notwendig wäre.

Laserstrukturieren ohne umweltbelastendes Ätzen

Außerdem eignet sich der Laserstrahl zum Schweißen bzw. Bohren, und selbst eine umformende Bearbeitung ist unter Einbringung von Wärme mit dem Laserstrahl möglich. Der flexible und werkzeugfreie Umgang macht die Technologie vor allem für die Anfertigung von Bauteilen in kleinen Stückzahlen geeignet.

In den letzten Jahren wurde eine durchgängige digitale Prozesskette für das Laserstrukturieren von Werkzeugoberflächen am Fraunhofer IPT in Aachen entwickelt, mit der sich filigrane und dekorative Strukturen ohne umweltbelastendes Ätzen direkt in die Werkzeugform zur Herstellung von Kunststoffbauteilen erzeugen lassen.

Die mit dem Laserstrahl eingebrachte Strahlungsenergie verdampft Material aus der Werkstoffoberfläche. Ergebnis ist eine reproduzierbare Mikrostrukturierung, die sich gleichsam bei dreidimensionalen Geometrien und großen Flächen erzeugen lässt.

Das Design der Oberflächenstruktur wird innerhalb der Prozesskette vom Designer bereits während der Produktentwicklung erstellt, so dass die Wirkung bereits früh am digitalen Modell überprüft werden kann. Mit dem von den Fraunhofer Wissenschaftlern entwickelten CAM-Modul wird die Struktur auf die Oberfläche übertragen und die Steuerungsdaten für die Fertigung mit dem Laser erzeugt.

Weiterer Vorteil der Technologie ist, dass sich Mikrokanäle zur Entlüftung der Werkzeugform einbringen lassen, die einen positiven Effekt auf Gratbildung und Kühlung haben. Zudem können verschiedene Dekore miteinander kombiniert werden, ohne dass an den Rändern unschöne Überlagerungen erkennbar werden. Die Ergebnisse sind selbst bei komplex geformten Oberflächengeometrien reproduzierbar.

www.ipt.fraunhofer.de