Lasertexturierung

Lasertexturierung bezeichnet das selektive Erzeugen von Oberflächenstrukturen durch gezielte Abtragung, Verdampfung oder Schmelzreaktion mit Laserstrahlung. Durch Mikro- und Nano-Texturen lassen sich Eigenschaften von Oberflächen gezielt steuern, zum Beispiel Reibung und Verschleiß, Benetzbarkeit, optische Eigenschaften oder die Interaktion von Zellen mit dem Material. Typische Texturformen umfassen Gruben, Linienmuster, Gitterstrukturen sowie hierarchische Strukturen in mehrstufigen Skalen.

Im Prozess werden unterschiedliche Lasertypen (Festkörper- und Faserlaser, CO2-, Nd:YAG-, Ultrakurzpulslaser) sowie Pulsbreiten von Femtosekunden bis Nanosekunden eingesetzt. Kurz- bzw. Ultrakurzpulser-Verfahren minimieren in der Regel den Wärmeanteil und ermöglichen feine Strukturen via LIPSS (laserinduzierte periodische Oberflächenstrukturen). Die Oberflächenstruktur wird durch Parameter wie Wellenlänge, Pulsdauer, Energieeinstrahlung, Wiederholrate, Scangeschwindigkeit und Lochabstand (Hatch) kontrolliert. Galvanometer-Scanneren und spezialisierte Optiken ermöglichen komplexe Texturmuster durch Rasterung, Punkte oder Spiralbewegungen.

Anwendungsbereiche finden sich in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, im Werkzeug- und Formenbau, der Medizintechnik sowie in der Optik. Zielrichtungen umfassen tribologische Vorteile durch mikrodotierte Oberflächen, verbesserte Haftung oder Haftverminderung, verbesserte Abscheidung von Wasser oder Lichtführung sowie biokompatible Oberflächen für Implantate.

Vorteile sind berührungsloser, reproduzierbarer Prozess, geringe Materialdeformation bei Ultrakurzpulsen sowie die Möglichkeit, komplexe Geometrien herzustellen. Nachteile umfassen hohe Investitions- und Betriebskosten, Prozessempfindlichkeiten gegenüber Materialinhomogenitäten, Wärmeeinflusszone und potenzielle Oxidation oder Ablagerungen, sowie Anforderungen an Sicherheit, Kühlung und Abgasabsaugung.