Tiefbohren in Metallen mittels ultrakurzen Laserpulsen

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In dieser Arbeit wird ein neues Bohrverfahren zur Herstellung großer, tiefer und präziser Bohrungen mittels UKP-Laserstrahlung entwickelt. Damit können präzise Bohrungen mit Durchmessern über 200 µm und Aspektverhältnissen bis zu 25 erzeugt werden. Eine speziell ausgelegte Bearbeitungsoptik wird ebenfalls entwickelt, die eine hochdynamische Ablenkung der Laserstrahlung ermöglicht. Die Materialbearbeitung mit ultrakurzen Laserpulsen hat in den letzten zwei Jahrzehnten durch leistungsfähigere Laserstrahlquellen enorme Fortschritte gemacht, was auch das Bohren mit UKP-Laserstrahlung betrifft. Höhere Abtragraten und größere Bohrtiefen eröffnen neue Anwendungen, die zuvor mit laserbasierten Verfahren nicht realisierbar waren. Insbesondere präzise Mikrobohrungen mit mehreren Millimetern Tiefe sind in Hochtechnologieanwendungen wie Kühlluftbohrungen in Turbinenkomponenten und in Spinndüsen für die Faserherstellung gefragt. Aktuelle Fertigungsverfahren können diese Anforderungen jedoch nur eingeschränkt erfüllen. Das neue Verfahren erfordert hohe Pulsenergien und mittlere Leistungen, was unerwünschte Effekte wie Gasdurchbruchplasmen und Schmelzentstehung durch Wärmeakkumulation mit sich bringt. Diese Effekte werden zu Beginn der Arbeit untersucht, um Randbedingungen für das neu entwickelte Verfahren abzuleiten. Das Verfahren basiert auf einem Vollabtrag des Bohrquerschnitts und einer Verschiebung der Fokusebene über die gesamte Bohrti