Onderzoek, ontwikkeling en innovatie

Hoe boort men miljoenen gaatjes?

De laser is het gereedschap bij uitstek als het gaat om het boren van een groot aantal identieke gaatjes naast elkaar. Maar welk lasersysteem is het snelst? En welk boorproces levert het beste resultaat?

Hoewel er door de pandemie minder wordt gevlogen, staat de vliegtuigindustrie onder grote druk om het brandstofverbruik verder te verminderen. Het principe van “Hybrid Laminar Flow Control” biedt een mogelijkheid om dat te bereiken: de lucht stroomt met minder weerstand om een vliegtuigvleugel als het oppervlak veel kleine gaatjes heeft. Op die manier is een brandstofbesparing tot 10 procent mogelijk. De situatie is vergelijkbaar met turbinemotoren, waar kleine gaatjes helpen het motorgeluid te dempen. Een derde voorbeeld is filtertechnologie. Hier kunnen metaalfolies met micrometergrote gaatjes microplastics efficiënt uit afvalwater filteren. Deze voorbeelden demonstreren dat in verschillende situaties veel gaatjes nodig kunnen zijn. De laser wordt al tientallen jaren industrieel gebruikt en de toepassingen zijn navenant divers. Naast markeren, lassen en snijden worden lasers ook veel gebruikt voor boren. De precisie van het boorgat en de gladheid van de wanden zijn afhankelijk van het materiaal en het type laserstraling. Omdat koper bijvoorbeeld groene en blauwe straling veel beter absorbeert dan gewoon infrarood, kan het beter worden bewerkt met dit type laser. Pulsduur en pulsenergie hebben ook invloed op het resultaat, en dit is waar de ultrakorte puls-lasers (Ultra Short Pulse, USP) in het spel komen: ze leveren in extreem korte tijd veel laserenergie, waardoor het materiaal bijna onmiddellijk in plasma wordt omgezet. Hierdoor kunnen USP-lasers vrijwel elk materiaal verwerken en een uitstekende oppervlaktekwaliteit bieden, hoewel ze ook de meeste tijd nodig hebben om een gat te boren. Het meest productieve boorproces is het gebruik van enkelvoudige pulsen, waarbij moet worden opgemerkt dat de snelheid van het proces en de kwaliteit van het gat elkaar in evenwicht moeten houden. Als het optische systeem te snel over het oppervlak beweegt, wordt het gat langwerpig. De laser- en procestechnologie is voortdurend in ontwikkeling, en dat geldt ook voor het boren met lasers. Krachtige lasers maken ook het gebruik van optische systemen met meerdere parallelle laserstralen mogelijk. Dan kunnen honderden of duizenden gaten gelijktijdig worden geboord. In het SimConDrill-project zijn op deze manier al filterplaten voor afvalwaterfilters met miljoenen gaten van 10 µm geboord. Filtes met zulke kleine gaatjes kunnen worden gebruikt in zuiveringsinstallaties om microplastics van minder dan 10 µm uit te filteren.


Meer nieuws over Onderzoek, ontwikkeling en innovatie