MEMS-Spiegel für die Optimierung des Laser-Schweißens

MEMS-Spiegel optimieren das LaserschweißenFür die Steuerung des Laserstrahls ist eine ausgefeilte Optik, dessen Herzstück die Mikrospiegel bilden, zuständig. Von der Qualität und technischen Eigenschaften der Spiegel hängt nicht zuletzt die Qualität der Schweißnaht ab. In den letzten Jahren konnten die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Siliziumtechnologie innovative Spiegel entwickeln, die den höchsten Anforderungen an das Laserschweißen entsprechen.

Extrem leistungsstark

Die Technologie der Mikro-Elektro-Mechanischen-Systeme (MEMS) ist nicht ganz neu, doch bisher konnten diese kleinen Spiegel, die aus Silizium geätzt sind, lediglich die Laserleistung im Bereich von Bruchteilen von Watt aushalten. Weder für das Laserschneiden, noch fürs Laserschweißen wäre diese Leistung ausreichend. Nun ist es endlich gelungen, die MEMS-Spiegel dank einer Spezialbeschichtung so widerstandsfähig zu machen, dass diese sogar Leistungen von einigen Kilowatt problemlos “ertragen” können. Somit sind die MEMS-Spiegel für den Einsatz beim Laserschweißen geeignet.

Schwingungen bis zu 100 000 Hz

Für die optimale Verteilung der Energie sorgen die Frequenzen von bis zu 100 000 Hz, mit denen die innovativen Spiegel schwingen. Zum Vergleich – die herkömmlichen Spiegel schwingen mit der Frequenz von nur 1000 Hz. Ein wichtiger Vorteil des MEMS-Spiegels ist die Möglichkeit, zwei unterschiedliche Metalle präzise zusammen zu schweißen. Die genaue Steuerung des Laserstrahls dank den MEMS-Spiegeln hilft, poröse Nähte zu vermeiden. Die Poren in einer Naht sind Blasen, die bei dem Ausgasen von einigen Stoffen entstehen. Jetzt kann der Laserstrahl die Schmelze länger im flüssigen Zustand halten – nämlich so lange, bis alle Stoffe ausgegast sind.

Größe als ein wichtiger Faktor

Waren bis zuletzt die MEMS-Spiegel mikroskopisch klein und erreichten den Durchmesser von höchstens zwei Millimetern, sind die neuesten Modelle sogar bis zu zwei Zentimeter groß und dementsprechend für die “Zusammenarbeit” mit einem starken Laserstrahl entwickelt. Bemerkenswert ist, dass trotz der beachtlichen Größe, die Frequenzen genauso hoch, wie bei den Mikrospiegeln, bleiben.

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