Intelligente Prozesseinrichtung anhand emittierter akustischer Oberflächenwellen für die direkte Laserinterferenzstrukturierung

Die direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ist einer der effizientesten Ansätze, um
Wohldefinierte periodische Mikrostrukturen zu erzeugen. Diese strukturierten Oberflächen ahmen natürliche Äquivalente nach, wie z.B. den Lotuseffekt für selbstreinigende Eigenschaften oder die Haifischhaut für geringere Reibung und werden in der Industrie eingesetzt. Die Qualität der gewünschten Oberflächen hängt von verschiedenen topologischen Parametern ab, jedoch insbesondere von der erreichten Strukturtiefe. Ansätze zur Prozessüberwachung und ‐analyse auf Basis der akustischen Prozessemission wurden bereits entwickelt, jedoch gibt es noch keine Lösung, die Strukturtiefe automatisiert zu ermitteln und einzustellen. Dies würde den Zeitaufwand bei der Einführung und Verarbeitung neuer Werkstoffe deutlich reduzieren. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Messung der Körperschallemission bei der direkten Laserinterferenzstrukturierung als ein möglicher Lösungsansatz für dieses Problem untersucht und bewertet. Dies beinhaltet das Detektieren des Körperschalls für Titan und Edelstahl bei Einzelpulsablation und Überlappung der Pulse auf dem Material. Ausgewertet werden die aus dem transienten Körperschallsignal extrahierten Parameter sowie die resultierende Strukturtiefe.
Dadurch konnte erfolgreich gezeigt werden, dass mithilfe der Körperschallanalyse die materialspezifische Ablationsgrenze ermittelt werden kann und der emittierte Körperschall von der strukturierten Fläche und dem entstandenen Plasma abhängig ist.