Sie sind unscheinbar und klein, trotzdem steht und fällt mit ihnen der Einsatz moderner Fahrzeuge: Die Rede ist von mehreren Tausend Steckverbindern im Auto, über die Signal- und Steuerströme fließen. Bisher entstehen diese Kontaktteile im klassischen Stanz-Biege-Prozess. Das bewährte mechanische Verfahren stößt jedoch zunehmend an seine Grenzen, denn wegen der gestiegenen Anzahl sind deutlich kleinere Steckverbinder gefragt, deren Kontakteile immer filigranere Strukturen aufweisen.

Insbesondere beim Erzeugen von Kontaktierungsbereichen mit mehreren, unabhängig voneinander federnden Kontaktpunkten auf kleinem Bauraum eröffnet das Laserschneiden bislang nicht zu realisierende Designoptionen. Dabei stützt die Redundanz der Kontaktpunkte die in der Signalübertragung trotz kleiner Kontaktsysteme geforderte elektrische Robustheit.

Laserbasiertes Wendelbohren

Eine weitere Verfahrensergänzung ist das Wendelbohren mit Ultrakurzpulslasern. Bewährt hat sich das patentierte Verfahren des Fraunhofer ILT bereits bei Präzisionsmikrobohrungen mit großem Aspektverhältnis in Stahl, Glas und Keramik. Zugleich spricht für das laserbasierte Wendelbohren die Präzision: Der Fokusdurchmesser beträgt 25 µm bei einer Rauheit Ra an den Bohrungswänden unter 0,5 µm. Erreicht wird diese hohe Qualität aber nur bei geringer Prozessgeschwindigkeit.

Die Frage ist: Lässt sich das Verfahren auch zum Schneiden von Blechteilen einsetzen? Wie kann die Prozessgeschwindigkeit erhöht werden, damit es auch für die Serienproduktion infrage kommt? Ausgehend von dieser Problematik starteten Kostal Kontakt Systeme und das Fraunhofer ILT gemeinsam mit den Unternehmen Amphos und Pulsar das Verbundprojekt Scancut.

Qualität und Produktivität kombinieren

„Im Projekt setzten wir unsere Wendelbohroptik zusammen mit einem Multistrahlmodul von Pulsar Photonics und einer „Highpower“-Strahlquelle von Amphos ein“, berichtet Jan Schnabel, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Gruppe Mikro- und Nanostrukturierung am Fraunhofer ILT. „So ließen sich die Präzision und Qualität des Wendelbohrprozesses mit der Produktivität einer Multistrahlbearbeitung kombinieren.“ Amphos hat eine Highpower-Strahlquelle entwickelt, die auf der „Innoslab“-Technologie basiert und eine Ausgangsleistung von 300 W sowie eine Pulsenergie von 3 mJ besitzt. Die hohe Pulsenergie ist nötig für eine Teilung des Laserstrahls auf bis zu 20 Einzelstrahlen.

Zunächst untersuchten die Projektpartner mit zwei- bis sechsfacher Strahlteilung, ob der Multistrahlansatz funktioniert. In einem Folgeprojekt wollen Pulsar Photonics und das Fraunhofer ILT die Wendelschneidtechnologie mit Multistrahlansatz weiterentwickeln. Außerdem sollen die im Projekt gewonnen Erkenntnisse zur Entwicklung von Highpower-Strahlquellen und zum Ausbau des Amphos-Portfolios eingesetzt werden.

Besonderes Augenmerk legten die Projektpartner auf die Automatisierbarkeit. „Wir haben elektrisch verstellbare Spiegel- und Optikhalter implementiert, um automatische Strahllagen-Justage zu ermöglichen“, sagt Schnabel. „Nun lässt sich dank einer entsprechend programmierten Software-Routine die Justage der Wendelbohroptik per Knopfdruck starten, ohne dass einer unserer Mitarbeiter anreisen muss.“

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