Walther, K: Herstellung von Formbohrungen mit Laserstrahlung

Das Bohren mit Laserstrahlung ist ein etabliertes Verfahren in der industriellen Fertigung. Es findet in unterschiedlichen Bereichen Anwendung, wie z. B. in Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Werkzeugbau und Halbleitertechnik. Trotz des vielfältigen industriellen Einsatzes ist das Laserstrahlbohren Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen. Aufgrund der komplexen physikalischen Prozesse und der fehlenden Zugänglichkeit in der Bohrung für optische Diagnoseverfahren ist es nach wie vor nicht vollständig verstanden und beschrieben. In der vorliegenden Arbeit wird die Herstellung von Formbohrungen, sogenannten "Shaped Holes", mit Laserstrahlung untersucht. Diese sollen unter anderem für die Realisierung der Effusionskühlung bei thermisch hoch belasteten Komponenten von Gasturbinen eingesetzt werden. Für die Fertigung dieser Formbohrungen werden geeignete Verfahrensstrategien entwickelt. Die erzielbaren Aspektverhältnisse und Bohrdauern sowie realisierbare Geometrien und die Reproduzierbarkeit des Verfahrens werden untersucht. Das Konturtrepanieren wird als effizientes Verfahren für die Fertigung von Formbohrungen mit einem Bohrungsdurchmesser von ca. 0,2 mm bei einer Tiefe von bis zu 5 mm umgesetzt. Damit steht ein produktives Verfahren zur Verfügung, das konkurrierende Techniken, wie z. B. Funkenerodieren und elektrochemisches Abtragen, ersetzen kann. Bei entsprechender Anlagentechnik und einer durchgängigen CAD/CAM/CNC-Kette können Formbohrungen mit komplexer Geometrie in "Losgröße 1" hergestellt werden. Diese Flexibilität wird zurzeit von keinem alternativen Fertigungsverfahren erreicht.