Sauberes Bohren in Glas per Laser

(23.6.2008) Glasbauteile sind heute überall zu finden, ob in Gebäuden, in der Fahrzeugverglasung, Elektronik oder als Laborglas. Häufig müssen zur Herstellung der Bauteile Löcher - oft mit verschiedenen Durchmessern - in das Glas gebohrt werden, um beispielsweise die Gläser selber zu befestigen oder andere Teile an dem Glas anzubringen. Derzeit werden diese Löcher meist durch mechanisches Bohren in das Glas eingebracht. Bei diesem konventionellen Abtragsverfahren wird für jeden Bohrungsdurchmesser ein entsprechender Bohrer benötigt, was hohe Werkzeugkosten verursacht. Außerdem müssen nach dem Bohren Kühlmittel und Glasstaub umweltgerecht entsorgt werden.

Eine Alternative zum mechanischen Abtragsverfahren ist das Bohren mit dem Laserstrahl, derzeit Gegenstand eines Forschungsprojektes am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH). Das Laserbohren basiert auf einer thermischen Spannungsinduktion im Glas, die zu einer kontrollierten Rissbildung führt. Dieser Riss trennt einen zylindrischen Teil des Glases vom Restvolumen. Nach der Abkühlung wird das abgetrennte Volumen einfach aus dem Basismaterial herausgelöst. Mit der Laserstrahlung (Nd:YAG-Laser) werde eine mikrorissarme Bohrlochkante erzielt, die eine größere Bauteilstabilität ermöglichen soll. Weiterhin sei das Laserbohren umweltfreundlich, da das Kühlmittel entfällt und die Reinigung des Glases nach dem Bohren weniger aufwändig sei. Im Hinblick auf die erforderliche Laserleistung von unter 1000 W erfolge die Entwicklung auch in dieser Hinsicht kostenorientiert.

Ein weiterer Vorteil des Laserbohrverfahrens ergibt sich aus der Flexibilität: Ohne Werkzeugwechsel sind Löcher verschiedener Größe möglich. Werkzeuge werden nicht abgenutzt, da die Laserstrahlung berührungslos arbeitet. Erste Ergebnisse weisen auch auf eine erhöhte Bohrgeschwindigkeit hin.

Die Forschungsarbeit wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWI) sowie die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF) finanziell unterstützt und durch die Forschungsgemeinschaft Technik & Glas Wertheim e.V. (FTG) betreut.