Mit den Verfahren der Lasermaterialbearbeitung werden im Allgemeinen hohe Prozessgeschwindigkeiten verbunden. Um diese noch weiter zu steigern, ohne auf die anderen Vorteile der Lasertechnologien zu verzichten, sind neue Strategien und extrem leistungsfähige Technik notwendig. Am LHM werden solche Hochrate-Laserverfahren entwickelt, mit dem Ziel, die Grenzen der technischen Machbarkeit möglichst weit an das physikalische Limit des Laserprozesses anzunähern.
Das Hochgeschwindigkeitsschneiden ist eine spezielle Methode des Laserstrahlschneidens, bei dem durch Ein- oder Mehrfachbestrahlung der Schnittkontur das Material durchtrennt wird. Das Verfahren kommt dabei ohne Zuhilfenahme von Prozessgasen aus. Durch den Einsatz von hochbrillanten Strahlquellen und extrem dynamischen Strahlablenksystemen, wie Resonanz- oder Polygonspiegelscannern, werden effektive Schnittgeschwindigkeiten von mehr als 300 m/min erzielt.
Das Hochgeschwindigkeitsschweißen ist eine Weiterentwicklung des herkömmlichen Laserstrahlschweißens. Es basiert auf dem gleichen Prinzip, allerdings bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten, von mehr als 10 m/min. Zum Erreichen dieser Werte sind leistungsstarke Laserquellen mit guter bis sehr guter Strahlqualität notwendig. Zusätzlich werden, vor allem bei kurvenreichen Schweißkonturen, hochdynamische Achs-Antriebe oder schnelle Strahlablenksysteme, wie Galvanometer- oder Polygonspiegelscanner benötigt.
Unter Hochrate-Bohren wird am LHM das Einzelpulsbohren in Kombination mit einer schnellen Strahlablenkung verstanden. Die interne Modulation der eingesetzten Laserquellen gestattet dabei Bohrraten von einigen Tausend Löchern pro Sekunde. Durch eine laserexterne optische Strahlschaltung sind auch noch weitaus höhere Raten, bis in den MHz-Bereich möglich. Trotz der hohen Prozessgeschwindigkeit, können selbst kleinste Bohrlöcher extrem positionsgenau in das Material eingebracht werden.
Mit der am LHM entwickelten Technologie des schnellen Strukturierens ergeben sich für den Laser völlig neue Einsatzgebiete. Das Verfahren vereint die Präzision und die Reproduzierbarkeit des Laserstrukturierens mit den, vor allem für die Industrie relevanten, hohen Volumen- bzw. Flächenraten. Durch den Einsatz ultrakurzgepulster Lasersysteme fällt zudem die thermische Belastung der bearbeiteten Bauteile bzw. Oberflächen so gering wie möglich aus.
Das am LHM entwickelte Lasermikrosintern, der schichtweise Aufbau von Mikrobauteilen aus pulverförmigen metallischen und keramischen Ausgangsstoffen, wird als Selektives Lasermikroschmelzen (Mikro-SLM) mit deutlich höheren Baugeschwindigkeiten zum Produktionsverfahren weiterentwickelt. Unter Verwendung von hochdynamischen Galvanometer- bzw. Polygonspiegelscannern, ultraschneller Schichterzeugung und Lasern hoher mittlerer Leistung sollen unter Beibehaltung der hohen Auflösung Bauraten von größer 1.000 mm3/h erreicht werden.
Hochrate Micro Cladding ist eine Weiterentwicklung des Micro Cladding Verfahrens am Laserinstitut Hochschule Mittweida. Durch Anwendung von Hochleistungsfaserlasern und schnellen Scannern kann eine deutliche Steigerung der Baurate (derzeit: Faktor 19) erzielt werden. Aktuelle Untersuchungen befassen mit der Generierung von großflächigen Mikrostrukturen und der Möglichkeit zur schnellen Flächenbeschichtung mit Schichtdicken im Mikrometerbereich.
Hochrate-Modifizieren umfasst die schnelle großflächige Veränderung von geometrischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Materialoberflächen. Brillante Laserstrahlung, die mit am LHM entwickelten ultraschnellen Strahlablenksystemen über die Oberfläche gescannt wird, kann sowohl Oberflächentexturen im Milli- und Mikrometerbereich (z. B. Reibwert- oder oberflächennahe Gefügeänderung), als auch Mikro- und Nanometerstrukturen (z. B. Veränderung der Benetzbarkeit oder der optischen Eigenschaften) erzeugen.
Das Abtragfreie Trennen ist ein Verfahren, bei dem bestimmte Materialien, insbesondere Silicium, allein durch einen laserinduzierten Spannungsriss getrennt werden können. Weil dabei auf Schmelz- oder Verdampfungsprozesse verzichtet werden kann, ist die Methode extrem sauber und die Bauteile werden thermisch nur minimal belastet. Darüber hinaus liegt die Trenngeschwindigkeit im Vergleich zu abtragenden Verfahren um ein Vielfaches höher. Das Abtragfreie Trennen eignet sich somit hervorragend als Verfahren für die Halbleitertechnologie, vor allem im Bereich der Photovoltaik.