2 3 Ergebnis VerMessUNG VON - Fraunhofer ILT · 2020-05-09 · [email protected]...
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109 Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, www.ilt.fraunhofer.de DQS zertifiziert nach DIN EN ISO 9001, Reg.-Nr.: DE-69572-01 Änderungen bei Spezifikationen und anderen technischen Angaben bleiben vorbehalten. 03/2013. 2 Messsignal der Teilstrahlen. 3 Sensoraufbau mit Abschwächer. Ergebnis Die Visualisierung der aufbereiteten Messdaten erlaubt einen direkten Rückschluss auf Positionsfehler in der Ebene und Profil- und Intensitätsabweichungen im Feld. Mit diesen Informationen wird die Ausrichtung der im Strahlengang verwendeten optischen Komponenten justiert und das Bearbeitungsergebnis verbessert. Anwendungsfelder Das Multispot-Messsystem eignet sich zur Bestimmung der Eigenschaften multipler Teilstrahlen in Fertigungssystemen zur Mikromaterialbearbeitung. Der Einsatz zur Justage und zur Kontrolle des optischen Systems für multiple Strahlen trägt so zum schnellen Rüsten von Fertigungssystemen ebenso bei wie zur regelmäßigen Sicherung der Fertigungsbedingungen im Produktionsbetrieb. Ansprechpartner Dipl.-Ing. (FH) B. Eng. (hon) Ulrich Thombansen M.Sc. Telefon +49 241 8906-320 [email protected] Dipl.-Ing. Peter Abels Telefon +49 241 8906-421 [email protected] Aufgabenstellung Die Mikromaterialbearbeitung mit ultrakurz gepulster Laser - strahlung ermöglicht eine Vielzahl neuer Bearbeitungsprozesse auf Basis kurzer Wechselwirkungszeiten. Die geringe örtliche Ausdehnung des Laserfokus von wenigen Mikrometern zusammen mit der ultrakurzen Pulsdauer steht jedoch in vielen Fällen im Widerspruch zu einer hohen Produktivität. Ein Ansatz zur Steigerung der Bearbeitungsrate ist der Einsatz diffraktiver optischer Elemente zur Teilung eines Laserstrahls in eine Vielzahl von Teilstrahlen. Die Einhaltung der geforderten Eigenschaften der Teilstrahlen ist dabei eine Voraussetzung für eine erfolgreiche Bearbeitung mit hoher Qualität und Reproduzierbarkeit. Bisherige Strahlanalysesysteme sind jedoch nur in der Lage, einzelne Strahlen mit hoher Genauigkeit exakt zu vermessen. Vorgehensweise Für die Bearbeitung mittels Ultrakurzpulslaserstrahlung und Spotgeometrien < 10 µm sowie Mehrfachstrahlen wurde ein Analysesystem realisiert, mit dem sowohl die absolute Lage der Einzelstrahlen als auch die Größe der Einzelstrahlen detektiert und vermessen werden kann. Ein Flächensensor mit 2 µm kleinen Pixeln wird über ein Umlenksystem unter der Bearbeitungsoptik platziert und misst prozessrelevante Eigenschaften der einzelnen Teilstrahlen. Mittels Bildverarbei- tung und speziell auf die Laserfoki angepasster Algorithmen werden relevante Eigenschaften der Laserstrahlen aus den Messsignalen extrahiert. VERMESSUNG VON MULTISTRAHLOPTIKEN 3 2
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109Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, www.ilt.fraunhofer.de
DQS zertifiziert nach DIN EN ISO 9001, Reg.-Nr.: DE-69572-01
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2013
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2 Messsignal der Teilstrahlen.
3 Sensoraufbau mit Abschwächer.
Ergebnis
Die Visualisierung der aufbereiteten Messdaten erlaubt einen
direkten Rückschluss auf Positionsfehler in der Ebene und
Profil- und Intensitätsabweichungen im Feld. Mit diesen
Informationen wird die Ausrichtung der im Strahlengang
verwendeten optischen Komponenten justiert und das
Bearbeitungsergebnis verbessert.
Anwendungsfelder
Das Multispot-Messsystem eignet sich zur Bestimmung der
Eigenschaften multipler Teilstrahlen in Fertigungssystemen
zur Mikromaterialbearbeitung. Der Einsatz zur Justage und
zur Kontrolle des optischen Systems für multiple Strahlen trägt
so zum schnellen Rüsten von Fertigungssystemen ebenso bei
wie zur regelmäßigen Sicherung der Fertigungsbedingungen
im Produktionsbetrieb.
Ansprechpartner
Dipl.-Ing. (FH) B. Eng. (hon) Ulrich Thombansen M.Sc.
Telefon +49 241 8906-320
Dipl.-Ing. Peter Abels
Telefon +49 241 8906-421
Aufgabenstellung
Die Mikromaterialbearbeitung mit ultrakurz gepulster Laser-
strahlung ermöglicht eine Vielzahl neuer Bearbeitungsprozesse
auf Basis kurzer Wechselwirkungszeiten. Die geringe örtliche
Ausdehnung des Laserfokus von wenigen Mikrometern
zusammen mit der ultrakurzen Pulsdauer steht jedoch in
vielen Fällen im Widerspruch zu einer hohen Produktivität.
Ein Ansatz zur Steigerung der Bearbeitungsrate ist der Einsatz
diffraktiver optischer Elemente zur Teilung eines Laserstrahls in
eine Vielzahl von Teilstrahlen. Die Einhaltung der geforderten
Eigenschaften der Teilstrahlen ist dabei eine Voraussetzung
für eine erfolgreiche Bearbeitung mit hoher Qualität und
Reproduzierbarkeit. Bisherige Strahlanalysesysteme sind jedoch
nur in der Lage, einzelne Strahlen mit hoher Genauigkeit exakt
zu vermessen.
Vorgehensweise
Für die Bearbeitung mittels Ultrakurzpulslaserstrahlung und
Spotgeometrien < 10 µm sowie Mehrfachstrahlen wurde
ein Analysesystem realisiert, mit dem sowohl die absolute
Lage der Einzelstrahlen als auch die Größe der Einzelstrahlen
detektiert und vermessen werden kann. Ein Flächensensor
mit 2 µm kleinen Pixeln wird über ein Umlenksystem unter
der Bearbeitungsoptik platziert und misst prozessrelevante
Eigenschaften der einzelnen Teilstrahlen. Mittels Bildverarbei-
tung und speziell auf die Laserfoki angepasster Algorithmen
werden relevante Eigenschaften der Laserstrahlen aus den
Messsignalen extrahiert.
VerMessUNG VON MULTIsTrahLOPTIKeN
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