Die Herstellung von 3D-Glasbauteilen mit nahezu beliebiger Geometrie mittels des kontaktlosen und verschleißfreien Verfahrens des Selektiven Laser-induzierten Ätzens (SLE) fand bisher durch den intensiven Zeit- und Kostenaufwand sowie durch die Limitierung in den Abmessungen der gefertigten Glasbauteile auf 14 mm ("Mikro-SLE-Prozess") eingeschränkt Anwendung. Dieser Herausforderung stellten sich Wissenschatfler des Fraunhofer-Institus für Lasertechnik ILT, Aachen, und kombinierten in dem abgeschlossenen IGF-Projekt "Kombinationsprozess zur laserbasierten Herstellung von makroskopischen 3D-Glasbauteilen mit mikroskopischen Strukturgrößen" (MacroGlass) den bestehenden Mikro-SLE-Prozess mit einem neu entwickelten Grobbearbeitungsprozess ("Makro-SLE-Prozess").
Das Makro-SLE-Verfahren zur Fertigung makroskopischer 3D-Glaskomponenten wurde von den Grundlagen bis zur Anlagentechnik entwickelt und aufgebaut. Durch die Verwendung von Optiken mit höheren Brennweiten konnte die Prozessdauer gesenkt und die Größe der zu fertigenden Bauteile gesteigert werden. Die anschließende Bearbeitung der Komponenten mit dem Mikro-SLE-Verfahren sollte deren hohe Rauheiten reduzieren und eine Präzision mit Toleranzen bis maximal 2 µm gewährleisten.
Die in diesem IGF-Projekt gefertigten Demonstratoren bewiesen, dass eine Kombination des Mirko- mit dem Makro-SLE-Verfahren die Bauteilgröße der hergestellten Komponenten auf über 5 cm erhöht und eine hohe lokale Präzision auf Bauteiltiefen von 14 mm erreichbar ist. Durch den Kombinationsprozess werden signifikant höhere Prozessgeschwindigkeiten und hohe Selektivitäten erreicht.
Die erzielten Ergebnisse ermöglichen die Erschließung neuer Anwendungsfelder und ermöglichen auch kleinen und mittleren Unternehmen durch nur geringen Aufwand einen Zugang zu dieser innovativen Technologie.
Die Integration der Prozessführung in ein bestehendes System oder auch die Weiterentwicklung des Makro-SLE-Prozesses, insbesondere zur Reduktion der Oberflächenrauheiten der gefertigten Bauteile, sind dabei noch weitere Schritte zur Optimierung in der Anlagentechnik beziehungsweise dem gewünschten Ergebnis.
Die F.O.M. hat für dieses Projekt mit einer Laufzeit von 31 Monaten 225.587 Euro Fördermittel eingeworben und diese zu 100 % an die Wissenschaftler des ILT weitergeleitet. Das Projekt wurde durch das BMWK aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Ausführliche Informationen zu diesem Projekt finden Sie auf der Projektwebseite und in der Erfolgsnote.