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Laserinterferenz – DLIP

Mittels direkter Laserstrahlinterferenz (DLIP) erhalten Sie periodische, funktionale Oberflächenstrukturen in Rekordgeschwindigkeiten.

Direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung – DLIP

Bei deterministischen Strukturgeometrien, welche kleiner als 20 µm groß sind (ein menschliches Haar besitzt vergleichsweise einen Durchmesser von ca. 60 µm), gibt es bislang kaum eine Technik, welche diese Strukturen in industriell relevanten Prozessgeschwindigkeiten erzeugen kann.
Werden allerdings Oberflächen der belebten Natur analysiert, so wird festgestellt, dass nahezu alle hochwirksamen, funktionalen Oberflächenstrukturen (z.B. wasserabweisende Lotuseffekt der Lotus-Pflanze oder physikalische Farbeffekte auf den Flügeln eines Schmetterlings) in eben dieser Größenordnung von kleiner als 20 µm liegen.

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine Technologie aus dem Bereich der Laserstrukturierung, welche das physikalische Prinzip der Interferenz ausnutzt und damit genau die beschriebene technologische Herausforderung in industriell relevanten Prozessgeschwindigkeiten zuverlässig meistert.

So werden mittels Aufspaltung und Überlagerung von mindestens zwei Laserstrahlen auf der zu bearbeitenden Materialoberfläche funktionell hochwirksame, mikroskopisch kleine Strukturen (sub-µm bis µm) in Rekordgeschwindigkeiten (m²/min) erzeugt.

DLIP Machbarkeit testen

Erfahren Sie nun, wie Sie diese bahnbrechende Technologie zu Ihrem Vorteil nutzen können und testen Sie die Machbarkeit direkt an Ihren Produkten!

Wir begleiten Sie im gesamten Prozess der Überführung der Technologie vom Test der Machbarkeit an Ihrem Produkt, über die Herstellung kompakter, optischer Lösungen (DLIP Optiken) zur automatisierten, schnellen Behandlung Ihrer Produkte („DLIP Transfer“) bis hin zur seriellen Produktionsanlage bzw. DLIP Systemen für Ihre Produktionslinie („DLIP Maschinen“) – alles aus einer Hand!

Funktionsprinzip DLIP

Das Phänomen der Laserinterferenz basiert auf der Wechselwirkung mindestens zweier überlagernder Laserstrahlen (elektromagnetischen Wellen) und ist sinnbildlich mit der Wechselwirkung von aufeinandertreffenden Wasserwellen vergleichbar.

Trifft ein Wellenberg der ersten Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt konstruktive Interferenz.Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf ähnliche Weise werden mittels elektromagnetischer Wellen (Laserstrahlen) Intensitätsmuster erzeugt, welche auf die Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt.

Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander ist für die Art des aufgebrachten Musters ausschlaggebend. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.

Der Winkel φ zwischen den überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge λ des verwendeten Lasers entscheiden wiederum über die Strukturgröße (Periode P) des applizierten, periodischen Intensitätsmusters (beispielhaftes Intensitätsmuster für symmetrische Anordnung von 2, 3 und 4 Strahlen dargestellt).

Je nach zu bearbeitendem Material (Polymer, Metall, Keramik, Glas) kann der hierzu passende Laser ausgewählt werden, denn die Wellenlänge des Lasers, typischerweise im Bereich von UV bis NIR, entscheidet über das Maß an Reflexion oder Absorption auf der Materialoberfläche.

Die Einflussmöglichkeiten auf die Oberflächenfunktionalität gehen aufgrund der Verwendung von Laserstrahlung weit über eine reine topographische Modifikation hinaus. Die laserbedingte Energieeinkopplung mittels DLIP Technologie erlaubt die hochlokale, periodische Einflussnahme auf die Materialeigenschaften.

Die direkte Laserinterferenzstrukturierung kann somit individuell und flexibel auf die zu bearbeitenden Materialien, Oberflächen und auch Geometrien Ihrer Werkstücke bzw. Produkte hin angepasst werden und diese in einer beinahe beliebigen Variantenvielfalt optimieren. Die Möglichkeiten der Technologie erscheinen nahezu grenzenlos!

Vorteile DLIP

Verglichen mit anderen, hochpräzisen Verfahren der Oberflächenstrukturierung, wie der Lithographie oder chemischen Ätzverfahren, werden die Vorteile der direkten Laserinterferenzstrukturierung schnell klar.

Es werden keine zusätzlichen Beschichtungen, Masken und Chemikalien benötigt und aus einem mehrstufigen, wird bei DLIP ein einstufiger Prozess, der zudem berührungslos und somit nicht nur nachhaltiger, sondern auch schneller ist.

Der Vorteil des Verfahrens gegenüber anderen, herkömmlichen Laserverfahren besteht darin, dass das zu applizierende Oberflächenmuster im gesamten Laserstrahldurchmesser als Interferenzmuster gespeichert ist und mit nur einem Laserpuls hunderte bis tausende Strukturen in Mikro- oder Nanodimensionen in wenigen Nano- bis Femtosekunden auf die Oberfläche appliziert werden.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen, ebenfalls schnellen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben mittels Polygonscanner, nicht fokussiert, sondern kann je nach benötigter Pulsenergie sogar geweitet werden, um dadurch bei deutlich größerer Bearbeitungsfläche pro Laserpuls dennoch mikroskopisch kleine Strukturen zu erzeugen.

DLIP, gepaart mit einem modernen Hochfrequenzlaser, erreicht auf diese Weise Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich. Die Verwendung eines Polygonscanners ist im Übrigen auch mit DLIP möglich, um noch schnellere Prozessgeschwindigkeiten zu erreichen.

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein räumliches „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird. DLIP ist daher nicht nur wirtschaftlicher, sondern auch unempfindlicher!

DLIP Anwendungen

DLIP lässt sich bereits in mehreren, erschlossenen Anwendungsgebieten sehr erfolgreich anwenden. Das bisherige Leistungsangebot erstreckt sich auf die folgenden Anwendungsgebiete:

Elektrische Kontakte

Medizin

Reibungs- & Verschleißoptimierung

Solar

Plagiatschutz

Weitere Anwendungsbereiche

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