SEM and TEM investigation of material ablation and redeposition mechanisms induced by pulsed laser drilling

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Der industrielle Einsatz von Laserbearbeitungsverfahren zur Herstellung von Bohrungen mit kleinem Durchmesser und hohem Aspektverhältnis wird erschwert, weil die hohen Anforderungen, die an die geometrische Präzision der Bohrungen, die Qualität der Lochwand sowie an die Effizienz und Sicherheit des Bearbeitungsprozesses gestellt werden, gegenwärtig noch nicht zu erfüllen sind. Zur Überwindung der bestehenden Hemmnisse ist ein tieferes Verständnis der die Qualität und Effektivität bestimmenden Mechanismen notwendig. Das Ziel des Vorhabens besteht darin, die beim Laserbohren unterschiedlicher Werkstoffe wirksamen Mechanismen des Materialabtrages und -austriebes sowie der Materialredeposition aufzuklären. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei in der Identifizierung der Wirkfaktoren, die mit der Bildung, Verdrängung und Wiederanlagerung der schmelzflüssigen Phase im Zusammenhang stehen. Der Zugang zu diesen weitgehend im Verborgenen ablaufenden Prozessen soll durch eine detaillierte und systematische Charakterisierung einerseits der Randschichten der mit unterschiedlichen Laser- und Verfahrensparametern erzeugten Bohrungen und andererseits des dabei ausgetriebenen Materials unter Einsatz spezieller Präparationstechniken und hochauflösender strukturanalytischer Methoden erfolgen. Auf diese Weise soll unter spezieller Berücksichtigung werkstoffwissenschaftlicher Aspekte erkundet werden, welche laser- und verfahrensspezifische Einflussfaktoren den Übergang vom schmelzdominierten zum schmelzarmen Abtrag beim Bohren mit kurzgepulster Laserstrahlung bestimmen.