Schnelles Glasschweißen mit Ultrakurzpulslasern

Das industrielle Fügen von Glas, ohne dabei die Eigenschaften der Gläser zu verändern, ist eine große Herausforderung. Kleben oder Löten bringen fremde Werkstoffe in die Fügezonen, beim Schweißen von Glas muss das gesamte Werkstück erhitzt oder um die Fügezonen starke Spannungen durch die mechanische Ausdehnung des Glases eingebracht werden.

Eine Alternative zum Fügen von Glas bildet das Schweißen mit ultrakurzen Laserpulsen. Hier bleibt der starke Wärmeeintrag in das Material aus. Im Projekt "UKP-Glas" konnte am ifw Jena eine Methode entwickelt werden, Gläser ohne Vorbehandlung der Oberflächen mit UKP-Lasern miteinander zu verschweißen. Der Laserstrahl schweißt hierbei zwei Glasteile durch den transparenten Werkstoff hindurch präzise an der Fügezone.

Eine Hürde beim UKP-Schweißen von Glas ist allerdings die langsame Prozessgeschwindigkeit, die einem wirtschaftlichen Einsatz bisher entgegen stand. Im Projekt MuBeGla geht es daher um eine rapide Steigerung der Geschwindigkeit des in UKP-Glas entwickelten Prozesses. Dafür werden Erkenntnisse aus dem Projekt "FlexPower" am ifw Jena herangezogen, bei dem gezeigt wurde, wie ein Hochleistungslaserstrahl effizient in mehrere schwächere Strahlen aufgeteilt werden kann. So kann beispielsweise ein Laserstrahl mit 100 W Leistung in 10 Strahlen mit je 10 W Leistung aufgeteilt werden. Die Leistung reicht hierbei noch aus, um Glas zu schweißen, die Prozesszeit würde jedoch um das Zehnfache verkürzt.

So soll am ifw Jena ein Verfahren entstehen, Gläser durch Strahlteilung und durch präzises Platzieren der Schweißnähte wirtschaftlich erschwinglich zu schweißen.

Das Verfahren soll beispielsweise die industrielle Fertigung von Sensor-Abdeckungen ermöglichen, deren Komponenten keinen Wärmeschwankungen ausgesetzt sein können oder die bei Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, denen Klebstoffe nicht standhalten können.

Das Projekt wird gefördert vom Bundesminsterium für Wirtschaft und Energie im Programm INNO-KOM