Grenzen der Lochdichte beim Perkussionsbohren mit Ultrakurzpulslasern
Nelli Hambach
Viele Aufgabenstellungen im Bereich des Umweltschutzes aber auch aus der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, der Medizintechnik- und Bioanalytik haben hohe Anforderungen an Mikrosiebe. Speziell im Gesundheits- und Umweltschutz stellen Feinstaub und Mikroplastikpartikel eine große Gefahr dar. Verschärfte gesetzliche Vorgaben haben in den letzten Jahren die Entwicklung von feinstaubzurückhaltenden Filteranlagen begünstigt, jedoch ist der Entwicklungsbedarf noch enorm im Bereich von temperaturbeständigen, reinigbaren, feinporösen und hochtransparenten Mikrosieben.
Im Bereich Mikroplastik im Wasser sind die gesetzlichen Vorgaben noch nicht so strikt, dass die Industrie Handlungsbedarf sieht. Nichtsdestotrotz ist die Weiterentwicklung von kleinporigen Mikrosieben mit großer geöffneter Fläche von erheblicher Bedeutung. Im Bereich der Feinstaubabscheidung sind vielfältige Anwendungsfelder denkbar, wie z.B. Abgase von Dieselmotoren, Laserdrucker, Holzfeuerung usw..
Für die Mikrosiebherstellung eröffnet sich eine bis dato nie dagewesene Möglichkeit kleine und hochpräzise Löcher in metallische Folien einzubringen und diese eng aneinander zu setzen. Diese stabilen metallischen Oberflächenfilter mit geringer Dicke sind für die Mikrofiltration von Vorteil, da der Druckabfall über die einzelnen Poren des Filters minimiert wird und ein hoher Durchfluss ermöglicht wird. Derartige Oberflächenfilter sind heutzutage nicht herstellbar. UKP-Lasertrahlquellen stellen einen neuen Ansatz dar, dieses Problem zu lösen. Mit kurzwelligem Laserlicht sind Lochdurchmesser von weniger als 10μm erzielbar. Durch die Verwendung ultrakurz gepulster Laserquellen werden die thermischen Einflüsse reduziert und damit die Maximierung der geöffneten Fläche ermöglicht.
Das Thema dieser Arbeit ist somit eine systematische Untersuchung der physikalischen Effekte bei der Herstellung von hochtransparenten Filterfolien, sodass eine Lochgröße von <10 Mikrometer bei gleichzeitiger Steigerung der geöffneten Fläche auf über 20% erzielt werden soll. Ein mathematisches Modell sowie experimentelle Untersuchungen ermöglichen das identifizieren von Effekten und einen direkten Vergleich zwischen Theorie und Praxis.
