Laser-Anwendungen im Alltag III
Die Laser-Projektoren von SL Laser gelten weltweit als Standard-Instrumente, um die Produktionsabläufe in vielen Bereichen der Industrie und des Handwerks zu beschleunigen und zu verbessern. Nicht nur, dass die mühsame Erstellung von Matrizen als Vorlage für das Bohren, Schleifen, Stanzen oder Sägen entfällt, sondern die Qualität und Präzision der Arbeit erhöht sich ungemein.
Dabei steuern die für die Projektoren konvertierten CAD-Pläne und Vorlagen die Positionierung der Projektion in allen benötigten Schichten – bei Bedarf auch in 3D. In unserer kleinen Reihe über die wenig bekannten Laser-Anwendungen im Alltag geht es heute auch um die Präzision und die Geschwindigkeit, mit der die Laserstrahlen gesteuert werden können. Nur, dass im Falle des 3D Drucks die Laserstrahlen selbst die Produktion übernehmen.
Nach der Erfindung konnte niemand etwas mit Laserstrahlen anfangen
Draußen im Alltag der Menschen ist der Laser ebenfalls nicht wegzudenken. Allerdings arbeiten die Laserstrahlen meist im Verborgenen, so dass sie kaum in die Aufmerksamkeit der Menschen gelangen. Hier stellen wir Ihnen einige Anwendungen vor, die zwar fast unbekannt sind, aber dennoch erhebliche Vorteile bringen. Anfang der 60er Jahre war die Fachpresse in der Produktion, Medizin, der Unterhaltung und vielen weiteren Bereichen zwar begeistert von der Erfindung der Laserstrahlen, aber man konnte sich kaum vorstellen, wozu diese scharfen Strahlen denn nützlich sein könnten.
Ein herrliches Zitat aus eben dieser Presse beschreibt die Situation perfekt: „Der Laser ist eine Lösung auf der Suche nach einem Problem“. 60 Jahre später kann man in Wikipedia die Antwort finden. Dort werden 152 Arten der Anwendung für den Laser aufgezählt, die sich allerdings noch in viele hunderte von Untergruppen einteilen lassen. Im letzten Newsbeitrag hatten wir vom Laser beim Zahnarzt berichtet. Heute geht es auch um ein medizinisches Thema.
Der lasergesteuerte 3D Druck
Der 3D Druck existiert bereits fast 40 Jahre. Doch erst in den letzten 10 Jahren hat sich diese Produktionsmethode auf nahezu alle Bereiche der Industrie ausgedehnt. Nachdem sich anfänglich der 3D Druck auf Kunststoffe beschränken musste und wegen seiner geringen Geschwindigkeit nur für Sonderanfertigungen oder Modelle eignete, hat sich das grundlegend geändert. Inzwischen werden sogar Metalle und organische Stoffe gedruckt, ganze Häuser werden in Rekordgeschwindigkeit im 3D Druck-Verfahren hergestellt.
Immer spielt der Laser dabei eine entscheidende Rolle, ob beim Vermessen, Positionieren oder eben bei der Produktion selbst. Der 3D Druck wird als additive Technik bezeichnet, weil er Stoffe zu einem Werkstück hinzufügt und nicht wie beim Bohren, Sägen oder Schleifen von einem Werkstück bei der subtraktiven Fertigung entfernt.
Die Stereolithografie
Der erste 3D Drucker, der 1984 von dem Physiker Chuck Hall patentiert wurde, begründete das Verfahren der Stereolithografie, nur das erste von heute dutzenden verschiedenen 3D Druckverfahren. Bei diesem spielt der Laser die Hauptrolle. In einem sogenannten Bauraum befindet sich ein flüssiger Kunststoff, der als Photopolymer unter starker Lichteinstrahlung aushärtet. Sie kennen das Prinzip vom Zahnarzt, der heute eine Füllung mit Licht zum Aushärten bringt. Gesteuert von den 3D CAD-Daten fährt der Laserstrahl präzise über eine zuvor berechnete Struktur. Dabei erhärtet sich eine Schicht von 0,05 bis 0,25 mm Stärke. Im nächsten Schritt wird diese erste Schicht des Werkstücks abgesenkt und dann soweit wieder angehoben, das der Spiegel der Flüssigkeit gerade genügend Kunststoff für die nächste Schicht bietet.
Zur Sicherheit wischt ein Schieber über die erhärtete Schicht, um den flüssigen Kunststoff gleichmäßig zu verteilen. Dann startet der Laser seine nächste Runde. Auf diese Weise wächst das Werkstück Schicht um Schicht im Bauraum nach unten in die Höhe. Der große Vorteil dieser Methode besteht u.a. darin, dass für diese additive Fertigung keine Stützstruktur benötigt wird und das “überflüssige” Material weiterverwendet werden kann. Nachteil ist die Beschränkung der Ausmaße des Werkstücks auf die Größe des Bauraums.