Licht schafft Struktur

Hohe gestalterische Freiheit, Präzision und Reproduzierbarkeit zeichnen die Technik der Lasertexturierung aus. Nicht nur in der Automobilindustrie hat sie in den vergangenen Jahren zu einem Innovationsschub im Oberflächendesign geführt, auch im Werkzeug- und Formenbau, in der Medizintechnik oder in der Konsumgüterindustrie findet sie zunehmend Einsatz. Und GF Machining Solutions, ein Pionier der Technik, peilt bereits Anwendungen in der Präzisionsbearbeitung an.

Autor: Autor:

Um einen Eindruck von den Trends im Oberflächendesign zu gewinnen, bietet sich der Blick auf ein aktuelles Automobil der gehobeneren Klasse an. Bereits die Reifen tragen oft Strukturelemente, die je nach Lichteinfall dreidimensionale Effekte bieten und schon allein dadurch edel, individuell und teuer wirken. Nimmt man im Fahrersitz Platz, dann blickt man auf Armaturen, über die sich ansatzlos dreidimensionale Texturen ziehen. Man ist umgeben von Lichtelementen, deren indirekte und gleichmäßige Ausleuchtung nicht mehr verrät, wo die eigentliche Lichtquelle sitzt, die Helligkeit und Farbe verändern – je nach Stimmungslage des Fahrers, oder auch um Signale zu geben.

„Die Ambient-Beleuchtung in Fahrzeugen ist einer der neuesten Trends“, berichtet Bernd Martiné, Vertrieb Laser bei GF Machining Solutions in Schorndorf. Um das Licht homogen zu verteilen, braucht man Lichtleiter mit einer komplexen Oberflächentextur, wie sie mit konventionellen Ätz- oder Gravurtechniken kaum herstellbar wären. Die eingesetzte Technik ist erst wenige Jahre auf dem Markt und heißt Lasertexturierung. Seit 2009 bieten die Schweizer entsprechende Bearbeitungsmaschinen an. „Wir können mit dem Laser eine übergangslose Struktur von dicht bis ganz fein erzeugen, und das an sehr komplizierten Konturen“, verdeutlicht Martiné. „Das kann keine andere Technologie.“

Die neuen gestalterischen Möglichkeiten sind ein wesentlicher Grund, warum die Technik gerade auch in der Automobilindustrie sehr gefragt ist. Die Einsatzfelder sind vielfältig und reichen von Armaturenbrett, Lenkrad und Türinnenverkleidung über Radkappen und Motorabdeckungen bis hin zu den Seitenflächen von Reifen. Neben 3D- und Morphing-Effekten, die sich anders gar nicht erzeugen lassen, bietet die Lasertexturierung noch weitere Vorteile gegenüber klassischen Ätzverfahren: Sie ist umweltfreundlich und bietet eine höhere Oberflächenqualität, die sich zudem quasi auf Knopfdruck reproduzieren lässt.

Qualität weltweit reproduzierbar

„Für die global agierenden Automobilisten ist es ein ganz wichtiger Punkt, dass ein Werkzeug überall die gleiche Qualität hat – egal, wo es hergestellt worden ist“, so Martiné. Beim chemischen Ätzen seien viele manuelle Prozesse involviert, bei denen es immer auch auf die individuellen Fähigkeiten des Werkers ankommt. „Beim Lasern dagegen erstelle ich beispielsweise in Deutschland ein Programm, das ich auf meine Fertigungsstandorte weltweit verteile. Und ich kann mich mit hoher Sicherheit darauf verlassen, dass die Qualität von Standort zu Standort vergleichbar ist.“

Kein Wunder also, dass sich gerade im Automobilbereich in den vergangenen Monaten viel bewegt hat. „Die Hersteller setzen aktuell stark auf Großmaschinen“, berichtet Martiné. „Anderthalb Jahre nach der Einführung haben wir jetzt bereits weltweit über zehn Großanlagen des Typs Laser 4000 (mit 3 x 4 Meter Verfahrweg) im Einsatz, die fast ausschließlich im Automobilbereich tätig sind.“ Dieses voluminöseste Modell seiner vier Größenklassen überspannenden Lasermaschinen-Palette hat GF Machining Solutions so konzipiert, dass es das größte Bauteil im Automotive-Bereich, ein Lkw-Stoßfänger oder -Armaturenbrett, noch komplett abdeckt. Aber nicht nur dort haben die Schweizer den Nerv getroffen. „Alle chemischen Ätzer in Deutschland haben unsere Maschinen im Einsatz“, so Martiné. „Und praktisch alle investieren auch in eine Folgemaschine.“

Neben der Automobilindustrie ist die Consumerelektronikindustrie ein weiterer großer Wachstumsmarkt. „Aber auch im Bereich der weißen Ware wird die Lasertexturierung bald ein Thema werden“, ist Martiné überzeugt. Zu den bekannten Hochglanzoberflächen werde sich ein Gegenpol mit extremen Strukturen entwickeln. „Ich kann mir zum Beispiel gut eine Granitstruktur auf der Oberfläche einer Waschmaschine vorstellen.“

Vielfältige Möglichkeiten

Die Lasertexturierung ermöglicht nicht nur optische und haptische Effekte, sondern bietet auch viele Möglichkeiten für funktionale Modifikationen. So lassen sich bei Metalloberflächen die Fließeigenschaften verbessern, etwa bei Formen. In der Medizintechnik können Oberflächen funktionalisiert werden, um das Einwachsverhalten von Implantaten zu verbessern.

„Gute Erfahrungen haben wir aktuell auch bei der Bearbeitung von Formeinsätzen für Schraubverschlüsse für PET- oder Glasflaschen gemacht“, ergänzt Martiné. „Das sind Teile, die bisher zu 100 Prozent erodiert wurden. Wir machen das mit dem Laser in höchstens der halben Zeit, die Struktur am Boden ist auch schon drin, und ich muss keine Elektrode fertigen.“

Anders als das chemische Ätzen, wo die Lasertechnik heute nicht mehr weg zu denken ist, wird die Erodiertechnik nicht durch die Laserbearbeitung ersetzt. „Der Laser dient zur Oberflächengestaltung und zur Einbringung kleiner Details und Feinheiten“, stellt Martiné klar. „Bei Verrippungen oder tiefen Kavitäten muss ich nach wie vor erodieren.“

Außerdem gibt es beim Lasern zwar weniger Einflussgrößen auf den Prozess als beim Erodieren, aber auch die Laserquellen haben eine Fertigungstoleranz, und die Leistung kann um wenige Prozent schwanken. Bei Maschinen, die in der Linie oder an unterschiedlichen Standorten stehen, macht man deshalb einen Abgleich der einzelnen Laserquellen, um identische Ergebnisse zu erzielen.

Ultrakurzpulslaser erlaubt kalten Abtrag

Gerade im Bereich der Laserquellen laufen aktuell Entwicklungen, die den Anwendungsbereich der Lasertexturierung erweitern könnten. „Mit Ultrakurzpulslasern werden wir auch einen kalten Abtrag realisieren können“, erläutert Martiné. „Ohne thermische Effekte an der Oberfläche kann ich echte Nanostrukturen herstellen, etwa für schmutzabweisende Oberflächen, oder um Reflektionen bei transparenten Materialien zu eliminieren. Und natürlich steigt auch die Präzision.“

In den Bereich Präzisionsbearbeitung, in dem GF Machining Solutions mit seinen Fräs- und Erodiermaschinen seit jeher zu Hause ist, möchte man künftig auch mit der Lasertechnik punkten. „Das ist der nächste Schritt für uns“, so Martiné. „Wir wollen verstärkt auch Teile in der Serie wirtschaftlich bearbeiten. Es gibt durchaus Bauteile, bei denen ich die Struktur noch nicht schon in der Form einbringen kann. Dann muss ich mit dem Laser direkt auf das Bauteil gehen.“ In diesem Sinne bauen die Schweizer auch ihr Produktportfolio aus. „Auf der EMO in Mailand werden wir eine neue, kleinere Maschine präsentieren“, verrät Martiné. „Also eine Erweiterung nach unten.“

GF Machining Solutions GmbH www.gfms.com

Unsere Webinar-Empfehlung