Laserbohren

Unser Leistungsangebot

Mit Laserstrahlung können Bohrungen mit Durchmessern von unter einem Mikrometer bis zu mehreren Millimetern bei gleichzeitig großen Bohrtiefen gefertigt werden. Das Fraunhofer ILT entwickelt und verbessert verschiedene Bohrverfahren für die industrielle Nutzung. Die Einsatzbereiche sind vielfältig und liegen in der Luft- und Raumfahrt, im Werkzeugbau und der Werkzeugtechnik, in der Automobilindustrie, der Elektronik und Displaytechnik sowie in der Medizin- und Energietechnik.

Das Bohren mit Laserstrahlung kommt als Fertigungstechnik für komplexe Geometrien und Werkstoffe zum Einsatz. Mit dem Wendelbohren können beispielsweise mit Ultrakurzpulslasern Bohrungsdurchmesser im Bereich von wenigen 10 μm bei Bohrtiefen von bis zu 2 mm erzeugt werden. Große Bohrungsdurchmesser über 100 µm, können mit QCW-Lasern mit dem (5-Achs-)Trepanieren hergestellt werden. Dies ermöglicht auch die Erstellung von dreidimensional geformten Bohrungen. Für Anwendungen in der Filter- und Siebtechnik oder auch Beschichtungsmasken stehen zudem neuartige Laserbohrverfahren mit Bohrraten bis 12.000 Bohrungen/s zur Verfügung. Bei der Strukturierung dielektrischer Materialien wie Glas, Saphir und anderer schwer bearbeitbarer Werkstoffe werden Kombinationsverfahren genutzt, bei denen über eine Materialmodifikation und nachfolgende Ätzschritte Strukturen mit Nanometergenauigkeit, auch im Volumen, herstellbar sind.

Das Fraunhofer ILT entwickelt Fertigungsverfahren und Produktionssysteme, die kundenspezifisch an die jeweiligen Aufgabenstellungen angepasst sind. Das Leistungsangebot umfasst marktnahe FuE-Dienstleistungen im Bereich Laserstrahlbohren, Markt- und Machbarkeitsstudien, Unterstützung in den Bereichen Design und Simulation sowie umfassende Beratung.

Quarzglas mit Schlitz, Ergebnis der Bearbeitung mit Inversem Laserstrahlbohren, Dicke: 6,35 mm, Winkel des Hinterschnitts: ca. 10°.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Quarzglas mit Schlitz, Ergebnis der Bearbeitung mit Inversem Laserstrahlbohren, Dicke: 6,35 mm, Winkel des Hinterschnitts: ca. 10°.
© Fraunhofer ILT, Aachen
Formbohrung in CFK-Preform für Funktionselemente.
Laserstrahlgebohrtes Kupplungselement.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Laserstrahlgebohrtes Kupplungselement.

Verfahrensentwicklung

  • Einzelpulsbohren (insbesondere On-the-fly)
  • Perkussionsbohren
  • (5-Achs-)Trepanieren
  • Wendelbohren
  • Ultrakurzpuls Laserstrahlbohren
  • Wasserstrahl-geführtes Laserstrahl-Bohren (Laser Micro Jet)

Materialien

  • Einkristalle, gerichtet erstarrte Werkstoffe, Metalle, Mehrschichtsysteme, Keramiken, metallische Schäume, Kunststoffe, Silizium
  • Intermetallische Legierungen, faserverstärkte Verbundwerkstoffe wie CFK, CMCs und MMCs

Anwendungen

  • Kühlluftbohrungen, Entlüftungsbohrungen, Schmiermittelbohrungen, Filterbohrungen, Messbohrungen
  • Turbinen Komponenten (Turbinenschaufeln, Leitschaufeln, Brennkammern), Filter, Durchkontaktierungen, Einspritzdüsen, Zerstäuber, Werkzeuge, Werkzeugbau

Ausstattung

  • QCW Single- und Multimode Faserlaser bis zu 20 kW Pulsspitzenleistung
  • UKP Strahlquellen mit mittleren Leistungen bis zu 400 W
  • Diverse Piko und Nanosekunden-gepulste Strahlquellen mit Wellenlängen von 355 bis 1064 nm
  • 200 ns Strahlquelle mit 100 W Leistung für den Laser Micro Jet

Broschüren, Flyer & Pressemeldungen

Unsere Broschüren und Flyer vermitteln einen schnellen Einblick in unser Leistungsangebot »Laserbohren«. Detaillierte Informationen und einzelne Projektergebnisse finden Sie auch im Reiter »Projektergebnisse«.

 

Broschüre »Laserstrahlbohren«

 

Broschüre »Glasbearbeitung mit Laserstrahlung«

Pressemeldung

Pressemeldung des Fraunhofer ILT vom 13.3.2019: »12 000 Bohrungen pro Sekunde mit 1 µm Durchmesser«

 

Broschüre »Selektives Laserätzen von Glas und Saphir«

Studie

Licht als Schlüssel zur globalen ökologischen Nachhaltigkeit

Videos

Verfahren zum Laserstrahl-Bohren

Funktionsprinzip der ILT Wendelbohroptik

Laserstrahl-Bohren einer Schubdüse

Branchen

Lasertechnik trägt in unterschiedlichen Branchen zur Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen bei. Ob als Werkzeug in der Automobilfertigung, als Messmittel im Umweltbereich, als Diagnose- oder Therapieinstrument in der Medizintechnik oder als Kommunikationsmedium in der Raumfahrttechnik, der Laser bietet vielfache Einsatzmöglichkeiten mit hoher Produktivität und hoher Effizienz.

Auf den Branchen-Webseiten finden Sie weitere Informationen und eine Auswahl aus unserem Angebot.

Publikationen

Bornschlegel, B., Haasler, D., Finger, J., Grizmann, D., Trautz, M., Gillner, A.:
Deep Drilling of Structural Timber with High Power Ultrashort Pulsed Laser Radiation.
Journal of Laser Micro&Nanoengineering 15195-203 (2020)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2020.03.2007

He, C, Weber M., Gillner A.:
Recast-Free Helical Drilling of Fused Silica Using SHG Picosecond Laser Pulses.
Journal of Laser Micro&Nanoengineering 15158-163 (2020)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2020.02.2014

He,C., Weber, M., Gillner, A.:
Recast-free helical drilling of fused silica using SHG picosecond laser pulses.
LPM2020 – the 21st International Symposium on Laser Precision Microfabrication, 23-26 June 2020. Proceedings of LPM2020, (6 S.), (2020)

Haasler, D., Finger, J.:
Investigation of heat accumulation effects during deep hole percussion drilling by high power ultrashort pulsed laser radiation.
Journal of Laser Applications 3122201- (2019)
https://doi.org/10.2351/7.0004076

Haasler, D., Schneider, T., Poprawe, R.:
Investigation of the ablation rate of stainless steel by means of few ultrashort laser pulses up to 150 J&cm².
LAMP-8th International Congress on Laser Advanced Materials Processing, 21.- 24.5.2019, Hiroshima Japan.
Proceedings of LAMP2019, Ultrashort pulse laser processing, 19-027 (Th3-L2, A120212), (10 S.) - (2019)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2019.02.0010

He, C., Esch, D., Gillner, A.:
Adaption of Energy Deposition in Helical Drilling of Multidimensional Micro Holes Using Ultrashort Laser Pulses.
JOURNAL OF LASER MICRO&NANOENGINEERING 14173-178 (2019)

He, C., Weber, M., Gillner, A.:
Helical drilling of high-aspect-ratio microholes in stainless steel using ultrashort laser pulses.
PROCEEDINGS OF LASERS IN MANUFACTURING - (2019)

He, C., Esch, D., Gillner, A.:
Adaption of energy deposition in helical drilling of multidimensional micro holes using ultrashort laser pulses.
LPM2019-the 20st International Symposium on Laser Precision Microfabrication, May 21-24, 2019. Proceedings of LPM2019, (2019)

He, C., Vannahme, K., Gillner, A.:
High-Efficiency Sub-Micrometer Multi-Beam Interference Structuring for Large-Scale Surface Using Ultrashort Laser Pulses.
JOURNAL OF LASER MICRO&NANOENGINEERING 1495-99 (2019)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2019.01.0016

Oppitz, S., Janssen, Stefan:
Combining Laser and Textile Technology for Just-in-Time Production of Composites.
Book of Abstracts & ETT 2018 : 8th International Istanbul Textile Conference ; Evolution of Technical Textiles = 8. Uluslararasi Istanbul Tekstil Konferansi : Teknik Tekstillerin Evrimi, 14-16 April = Nisan & Editors: Mehmet Akalin; Ismail 53-53 (2018)

He, C., Vannahme, K., Gillner, A.:
High-efficiency sub-micrometer multi-beam interference structuring for large-scale surface using ultrashort laser pulses.
The 19th International Symposium on Laser Precision Microfabrication Edinburgh Conference Centre, Heriot-Watt University, Edinburgh, UK, 25-28 June, 2018. Proceedings of LPM2018, #18-042, (X S.), (2018) - (2018)

He, C., Bühring, J., Gillner, A.:
Helical drilling of three-dimensional conical converging-diverging nozzle in steel using ultrashort laser pulses.
Procedia CIRP 74305-309 (2018)
https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.08.120

He, C., Buehring, J., Zibner, J., Gillner, A.:
Ultrafast Laser Helical Drilling of Three-Dimensional Shaped Holes using Synchronized Adaption of Energy Deposition.
Journal of Laser Micro&Nanoengineering 1331-35 (2018)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2018.01.0007  

He, C., Steger, M., Gillner, A.:
High-Efficiency Nanostructuring using Multi-Beam Interference by Consecutively Deposited Ultrashort Laser Pulses on Tool Steel.
Journal of Laser Micro&Nanoengineering 131-35 (2018)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2018.01.0001

Janssen, S., Eckstein, M.C.:
An Improved Scanning Strategy for Long Pulsed Laser Drilling of Carbon Fiber Textiles.
Journal of Laser Micro&Nanoengineering 1336-46 (2018)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2018.01.0008

Nießen,M., Bürgermeister, L., Hambach, N.:
Hot or Cold Ablation – That’s the Question.
LASER TECHNIK JOURNAL 1442-44 (2017)
https://doi.org/10.1002/latj.201700013

He, C., Bühring, J., Zibner, F., Gillner, A. :
Ultrafast laser helical drilling of three-dimensional shaped holes using synchronized adaptation of energy deposition.
LPM 2017. 18th International Symposium on Laser Precision Microfabrication June 5-8, 2017, Toyama Japan. Paper #17-50. 1-5 (2017)

Uchtmann, H., He, C., Gillner, A. :
High precision and high aspect ratio laser drilling: challenges and solutions.
SPIE LASE, 2016, San Francisco, California, United States , Proceedings Volume 9741, High-Power Laser Materials Processing: Lasers, Beam Delivery, Diagnostics, and Applications V; 974106 (2016)
https://doi.org/10.1117/12.2222662

Janssen, S., Reinelt, S., Kelbassa, I., Oppitz, S., Cetin, M.:
Comparison between ps- and µs-laser radiation for drilling holes for force transmission elements in CFRP-preforms.
The 34th International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics (ICALEO® 2015). ICALEO Conference Proceedings, 754- (10 S.), (2015) - (2015)
http://dx.doi.org/10.2351/1.5063226

He, C., Hartmann, C., Fornaroli, C., Zibner, F., Gillner, A.:
Temporal evolution of hole geometry and influences of energy deposition in ultra-short pulse helical drilling.
Lasers in Manufacturing Conference 2015, Munich, June 22-25, 2015 - (2015)

Uchtmann, H., Kürschner, D., Kelbassa, I.:
Hybrid laser drilling of cooling holes by using millisecond pulsed fiber laser radiation and ultrashort pulsed laser radiation.International Congress on Applications of Lasers & Electro–Optics, October 18-22, 2015 , Sheraton Atlanta (Atlanta, GA) , USA , ICALEO , 2015-10-18 - 2015-10-22Paper 2008 (8 S.) 1-8 (2015)
https://doi.org/10.2351/1.5063244

Uchtmann, H., Kürschner, D., Kelbassa, I. :
Hybrid laser drilling of cooling holes by using millisecond pulsed fiber laser radiation and ultrashort pulsed laser radiation.
LAMP2015 -  The 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing, Kitakyushu, Fukuoka, Japan,26. bis 29. Mai 2015 1-7 (2015)
https://doi.org/10.2351/1.5063244

Trautz, M., Koj, C., Uchtmann, H.:
Laserstrahlbohrungen für richtungsgenau positionierte Vollgewindeschrauben – Einbau und Tragverhalten.
Bautechnik 92403-411 (2015)
https://doi.org/10.1002/bate.201400075

Zibner, F., Gretzki, P., Holtkamp, J., Gillner, A.:
Ultrahigh-speed separation process using a combination of gas-supported laser ablation and laser cutting.
Proceedings 33rd International Congress on Applications of Lasers & Electro–Optics (ICALEO), October 19-23, 2014, San Diego, CA, USA. Paper 907 - (2014)
https://doi.org/10.2351/1.5063109

Zibner, F., Fornaroli, C., Ryll, J., He, C., Holtkamp, J., Gillner, A.:
Ultra-high-precision helical laser cutting of sapphire.
Journal of Laser Applications - (2014)
https://doi.org/10.2351/1.5063070

Uchtmann, H., Friedrichs, M., Kelbassa, I.:
Drilling of cooling holes by using high power ultrashort pulsed laser radiation.
ICALEO October 19-23, 2014. International Congress on Applications of Lasers & Electro–Optics, Sheraton San Diego (San Diego, CA, USA 1-5 (2014)
https://doi.org/10.2351/1.5063117

He, C., Zibner, F., Fornaroli, C., Ryll, J., Holtkamp, J., Gillner, A. :
High-precision helical cutting using ultra-short laser pulses.
Physics Procedia  561066-1072 (2014)
https://doi.org/10.1016/j.phpro.2014.08.019 (Open Access)

Zibner, F., Ryll, J., Holtkamp, J., Gillner, A. :
High precision 2.5D laser cutting of thin nitinol and polyurethane for medical applications.
ICALEO, 32th International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics : October 6-10, 2013, Miama&Fl., USA. Congress general chair: Stefan Kaierle, LZH Hannover. Orlando:Fl.: LIA 4154-4154 (2013)

Uchtmann, H., Kelbassa, I. :
Cax process chain for laser drilling of tool molds.
ICALEO, 32th International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics : October 6-10, 2013, Miama&Fl., USA. Congress general chair: Stefan Kaierle, LZH Hannover. Orlando:Fl.: LIA 702-702 (2013)
https://doi.org/10.2351/1.5062873

Janssen, S., Uchtmann, H., Kelbassa, I.:
Determination of the bore hole diameter by analyzing process emissions.
ICALEO, 32th International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics : October 6-10, 2013, Miama&Fl., USA. Congress general chair: Stefan Kaierle, LZH Hannover 701-701 (2013)
https://doi.org/10.2351/1.5062977

Uchtmann, H., Dietrich, J., Kelbassa, I.,Pulse shaping during laser percussion drilling by using fiber laser radiation.ICALEO . 31. Int. Congress on Applications of Lasers and Electro- Optics, September 23-27, 2012  International Congress on Applications of Lasers & Electro–Optics,  Anaheim, CA, USA, September 23-27, 2012 1-5 (2012)
https://doi.org/10.2351/1.5062499