| Inhalt | 11 |
| 1 Einleitung | 17 |
| 2 Grundlagen der Lasertechnik | 23 |
| 2.1 Licht als elektromagnetische Welle | 23 |
| 2.2 Emission und Absorption | 25 |
| 2.3 Grundanordnung eines Lasers | 27 |
| 2.3.1 Erzeugung einer Besetzungsinversion | 29 |
| 2.3.2 Linienbreite und Linienform | 31 |
| 2.3.3 Strahlungsverstärkung | 32 |
| 2.4 Optische Resonatoren | 33 |
| 2.4.1 Grundformen | 34 |
| 2.4.1.1 Stabiler Resonator | 35 |
| 2.4.1.2 Instabiler Resonator | 36 |
| 2.4.2 Resonatoranforderungen | 36 |
| 2.4.3 Eigenschwingungen des Resonators (Moden) | 37 |
| 2.4.3.1 Transversale Moden | 37 |
| 2.4.3.2 Axiale Moden | 39 |
| 2.4.4 Die Gu?te des Resonators | 40 |
| 2.4.5 Zeitliche und räumliche Kohärenz | 41 |
| 2.4.6 Kopplung von Eigenschwingungen (Modenkopplung) | 42 |
| 2.5 Betriebsarten des Lasers | 43 |
| 2.5.1 Kontinuierlicher Betrieb | 43 |
| 2.5.2 Impulsbetrieb | 44 |
| 2.5.2.1 Elektrische Anregung | 44 |
| 2.5.2.2 Gu?teschaltung | 44 |
| 2.5.2.3 Methoden der Modenkopplung | 47 |
| 2.5.2.4 Pulskompressionen | 48 |
| 2.5.2.5 Frequenzvervielfachte Lasersysteme | 48 |
| 3 Laserstrahlungsquellen | 50 |
| 3.1 Gaslaser | 50 |
| 3.1.1 CO_2-Laser | 50 |
| 3.1.1.1 Geströmte Systeme | 52 |
| 3.1.1.2 Quasistationäre Systeme | 54 |
| 3.1.1.3 Stationäre Systeme (Sealed-Off) | 55 |
| 3.1.2 Excimerlaser | 57 |
| 3.2 Halbleiterlaser | 60 |
| 3.3 Festkörperlaser | 65 |
| 3.3.1 Stablaser | 67 |
| 3.3.2 Slablaser | 70 |
| 3.3.3 Scheibenlaser | 71 |
| 3.3.4 Faserlaser | 73 |
| 3.3.5 Oszillator-Verstärker-Anordnungen | 77 |
| 3.3.6 Kurzpulslaser | 79 |
| 4 Laserstrahleigenschaften und -parameter | 84 |
| 4.1 Wellenlänge und Bandbreite | 85 |
| 4.2 Laserleistung, Energie und Impulsparameter | 88 |
| 4.3 Polarisation | 97 |
| 4.4 Strahlausbreitung und -geometrie | 99 |
| 4.5 Intensität und Intensitätsverteilung | 100 |
| 4.6 Fokussieren von Laserstrahlung | 101 |
| 4.7 Strahlqualität | 104 |
| 4.8 Laserstrahlstabilität | 112 |
| 5 Wechselwirkungsprozesse | 114 |
| 5.1 Reflexion, Absorption, Transmission | 116 |
| 5.2 Thermische Wechselwirkungsvorgänge | 125 |
| 5.2.1 Wärmeeinflusszone | 125 |
| 5.2.2 Wärmeleitungsvorgänge | 126 |
| 5.2.3 Wärmeleitungsgleichungen | 127 |
| 5.2.4 Temperaturmessung | 129 |
| 5.3 Athermische Wechselwirkungsvorgänge | 132 |
| 5.4 Wechselwirkungsprozess – Energieeinkopplung | 133 |
| 5.4.1 Schmelzbaddynamik | 135 |
| 5.4.2 Laserinduziertes Plasma | 137 |
| 5.4.3 Abtragsmodelle | 137 |
| 5.4.4 Geometrieausbildung infolge der Wechselwirkung | 140 |
| 5.4.4.1 Ausbilden eines Bohrloches | 140 |
| 5.4.4.2 Ausbilden einer Dampfkapillare (Keyhole) | 141 |
| 5.4.4.3 Ausbilden eines Schneidspaltes | 142 |
| 6 Lasermaterialbearbeitungsanlagen | 144 |
| 6.1 Grundaufbau von Lasermaterialbearbeitungsanlagen | 144 |
| 6.2 Strahlfu?hrung und Strahlformung | 145 |
| 6.2.1 Optische Komponenten | 145 |
| 6.2.1.1 Planparallele Platten | 146 |
| 6.2.1.2 Linsen | 147 |
| 6.2.1.3 Spiegel | 149 |
| 6.2.1.4 Diffraktive Elemente | 150 |
| 6.2.1.5 Optische Fasern | 151 |
| 6.2.1.6 Sonderformen | 152 |
| 6.2.2 Opto-mechanische Komponenten | 153 |
| 6.2.3 Anordnungen zur Strahlfu?hrung | 155 |
| 6.2.3.1 Grundanordnungen | 155 |
| 6.2.3.2 Strahlteilung | 157 |
| 6.2.4 Anordnungen zur Strahlformung | 158 |
| 6.2.4.1 Strahlaufweitung | 158 |
| 6.2.4.2 Strahlfokussierung | 160 |
| 6.2.4.3 Formung der Intensitätsverteilung | 163 |
| 6.2.4.4 Strahlu?berlagerung | 165 |
| 6.3 Bearbeitungseinrichtung | 167 |
| 6.3.1 Grundanordnungen | 167 |
| 6.3.2 Bewegungseinheiten | 169 |
| 6.3.2.1 Eindimensionale Bearbeitung | 169 |
| 6.3.2.2 Zweidimensionale Bearbeitung | 170 |
| 6.3.2.3 Dreidimensionale Bearbeitung | 171 |
| 6.4 Gesamtsystemlösungen | 174 |
| 7 Verfahren der Lasermaterialbearbeitung | 177 |
| 7.1 Abtragen und Strukturieren | 177 |
| 7.1.1 Grundverfahren des Abtragens | 177 |
| 7.1.2 Ausgewählte Verfahren des Abtragens und Strukturierens | 183 |
| 7.1.2.1 Laserstrahlentschichten | 184 |
| 7.1.2.2 Laserstrahlflächenabtragen | 188 |
| 7.1.2.3 Laserstrahlformabtragen | 191 |
| 7.1.2.4 Laserstrahlsublimationsabtragen | 192 |
| 7.2 Laserstrahlbohren | 195 |
| 7.2.1 Grundlagen des Laserstrahlbohrens | 196 |
| 7.2.2 Bohrverfahren | 198 |
| 7.2.3 Einflussgrößen auf den Bohrprozess | 201 |
| 7.2.4 Anwendungen | 204 |
| 7.3 Beschriften | 212 |
| 7.3.1 Verfahrensgrundlagen | 212 |
| 7.3.2 Beschriftungsverfahren | 215 |
| 7.3.3 Beschriftungsanlagen | 219 |
| 7.3.4 Lasertypen und Leistungsklassen | 222 |
| 7.3.5 Beschriftungsparameter | 223 |
| 7.3.6 Ausgewählte Beschriftungsmethoden und Applikationsbeispiele | 227 |
| 7.3.6.1 Anlassbeschriften | 227 |
| 7.3.6.2 Farbumschlag von Kunststoffen | 229 |
| 7.3.6.3 Abtragen von Oberflächenschichten | 232 |
| 7.3.6.4 Gravur | 234 |
| 7.4 Laserstrahlschneiden | 236 |
| 7.4.1 Verfahrensgrundlagen | 237 |
| 7.4.2 Schneidverfahren | 240 |
| 7.4.2.1 Sublimationsschneiden | 240 |
| 7.4.2.2 Schmelzschneiden | 243 |
| 7.4.2.3 Brennschneiden | 247 |
| 7.4.2.4 Spezielle Schneidverfahren | 251 |
| 7.4.2.4.1 Hochgeschwindigkeitsschneiden | 251 |
| 7.4.2.4.2 Präzisionsschneiden | 253 |
| 7.4.2.4.3 Schneiden mit Scansystemen (Remoteschneiden) | 257 |
| 7.4.2.4.4 Wasserstrahlunterstu?tztes Schneiden | 260 |
| 7.4.3 Schneidsysteme | 262 |
| 7.4.3.1 Laserstrahlungsquellen und -komponenten | 262 |
| 7.4.3.2 Schneidanlagen | 265 |
| 7.4.3.3 NC-Programmerstellung | 266 |
| 7.4.4 Schneidstrategien | 267 |
| 7.4.5 Schnittkantendarstellung und -bewertung | 272 |
| 7.4.6 Fehlergrößen und -ursachen | 274 |
| 7.5 Schweißen | 277 |
| 7.5.1 Schweißtechnische Grundlagen | 278 |
| 7.5.2 Grundlegende Schweißverfahren | 280 |
| 7.5.2.1 Wärmeleitungsschweißen | 281 |
| 7.5.2.2 Tiefschweißen | 282 |
| 7.5.3 Einflussgrößen der Schweißverfahren | 284 |
| 7.5.3.1 Absorption der Laserstrahlung, Intensität und Einschweißtiefe | 284 |
| 7.5.3.2 Nahtform und -qualität | 286 |
| 7.5.3.3 Prozessgase | 288 |
| 7.5.4 Ausgewählte Verfahren | 293 |
| 7.5.4.1 Schweißen mit hoher Brillanz | 293 |
| 7.5.4.2 Feinschweißen / Mikrobearbeitung | 295 |
| 7.5.4.3 Schweißen beschichteter Werkstoffe | 299 |
| 7.5.4.4 Schweißen artfremder Materialien | 300 |
| 7.5.4.5 Schweißen mit Zusatzwerkstoffen | 300 |
| 7.5.4.5.1 Schweißen mit Zusatzdraht | 301 |
| 7.5.4.5.2 Schweißen mit Pulver | 302 |
| 7.5.4.5.3 Automatisiertes Laserauftragsschweißen | 304 |
| 7.5.4.5.4 Handgefu?hrtes und teilautomatisiertes Laserstrahlschweißen | 305 |
| 7.5.4.5.5 Mikropulverauftragsschweißen (Micro-Cladding) | 308 |
| 7.5.4.6 Hybridschweißen | 309 |
| 7.5.5 Ausgewählte Lasersysteme fu?r das Schweißen | 310 |
| 7.5.6 Ausgewählte Anwendungen | 313 |
| 7.5.7 Schweißnahtqualitäten und -kontrolle | 315 |
| 7.6 Löten | 316 |
| 7.6.1 Grundlagen des Lötens | 317 |
| 7.6.2 Verfahren des Laserstrahllötens | 318 |
| 7.6.2.1 Weichlöten | 319 |
| 7.6.2.2 Hartlöten | 322 |
| 7.6.2.3 Hochtemperaturlöten | 328 |
| 7.7 Oberflächenbehandlung mit Laserstrahlung | 331 |
| 7.7.1 Laserstrahlhärten | 332 |
| 7.7.2 Umschmelzen und Glasieren | 336 |
| 7.7.3 Legieren, Beschichten, Dispergieren | 338 |
| 7.7.4 Spezielle Verfahren des Funktionalisierens von Bauteiloberflächen | 342 |
| 7.7.5 Thermochemische Laserstrahlbehandlung von SiC-Oberflächen | 344 |
| 7.8 Lasergestu?tzte generative Fertigungsverfahren | 346 |
| 7.8.1 Verfahrensgrundlagen | 348 |
| 7.8.2 Laserstrahlungsquellen | 350 |
| 7.8.3 Verfahren | 351 |
| 7.8.3.1 Generieren aus der flu?ssigen Phase | 351 |
| 7.8.3.2 Generieren aus der pulverförmigen Phase | 357 |
| 7.8.3.2.1 Direktes Selektives Lasersintern | 359 |
| 7.8.3.2.2 Indirektes Lasersintern | 368 |
| 7.8.3.3 Selektives Laserschmelzen (SLM) | 371 |
| 7.8.3.4 LaserCUSING / Concept Modelling | 374 |
| 7.8.3.5 Layer Laminate Manufacturing | 377 |
| 8 Bearbeitung von Glaswerkstoffen | 384 |
| 8.1 Grundlagen | 384 |
| 8.1.1 Werkstoffeigenschaften | 384 |
| 8.1.1.1 Transmission, Absorption und Reflexion | 386 |
| 8.1.1.2 Ausdehnungskoeffizient | 387 |
| 8.1.1.3 Viskosität | 387 |
| 8.1.1.4 Wärmeleitfähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit | 388 |
| 8.1.1.5 Festigkeit | 389 |
| 8.1.1.6 Spannungszustände | 389 |
| 8.1.2 Verfahren und ausgewählte Wechselwirkungsprozesse | 390 |
| 8.2 Abtragen und Strukturieren | 392 |
| 8.2.1 Direktes Abtragen | 392 |
| 8.2.2 Indirektes Abtragen | 400 |
| 8.3 Bohren | 402 |
| 8.4 Schneiden | 405 |
| 8.5 Absprengen und Separieren | 409 |
| 8.5.1 Spannungsinduziertes Separieren von Flachgläsern | 409 |
| 8.5.2 Absprengen und Separieren rotationssymmetrischer Gläser | 414 |
| 8.6 Beschriften | 419 |
| 8.6.1 Direkte Laserkennzeichnung | 419 |
| 8.6.2 Indirektes Laserstrahlbeschriften | 421 |
| 8.7 Laserstrahlpolieren | 422 |
| 8.8 Fu?gen | 428 |
| 8.8.1 Schweißen von Glaswerkstoffen | 428 |
| 8.8.1.1 Schweißen mit angepassten Strahlparametern | 429 |
| 8.8.1.2 Bearbeiten mit mehreren Arbeitsstrahlen | 431 |
| 8.8.1.3 Hybrides Laserstrahlschweißen | 434 |
| 8.8.2 Löten | 436 |
| 8.9 Umformen | 441 |
| 9 Bearbeitung von Kunst- und Verbundwerkstoffen | 449 |
| 9.1 Grundlagen | 449 |
| 9.2 Laserstrahlschweißen von Kunststoffen | 454 |
| 9.2.1 Verfahrensprinzip | 454 |
| 9.2.2 Materialeignung und Auswahl der Farbstoffe und Pigmente | 456 |
| 9.2.3 Schweißtechnologien | 458 |
| 9.2.4 Laserstrahlungsquellen und Systeme | 461 |
| 9.2.5 Prozesskontrolle | 462 |
| 9.2.6 Ausgewählte Pru?fverfahren | 464 |
| 9.2.7 Anwendungsbeispiele | 465 |
| 9.3 Laserstrahltrennen | 468 |
| 9.3.1 Grundlagen | 468 |
| 9.3.2 Laserstrahlungsquellen und Systeme | 469 |
| 9.3.3 Ausgewählte Anwendungen | 470 |
| 9.3.4 Trennen von Verbundwerkstoffen | 473 |
| 9.3.5 Schadstoffemissionen | 479 |
| 9.4 Beschriften | 480 |
| 9.5 Abtragen und Strukturieren | 484 |
| 10 Lasersicherheit | 492 |
| 10.1 Laserklassen und Gefährdungspotenzial | 493 |
| 10.2 Schutzmaßnahmen | 493 |
| 10.2.1 Technische und bauliche Schutzmaßnahmen | 493 |
| 10.2.2 Persönliche Schutzmaßnahmen | 494 |
| 10.2.2.1 Schutz der Augen | 494 |
| 10.2.2.2 Schutz der Haut | 496 |
| 10.2.3 Organisatorische Maßnahmen | 496 |
| 10.3 Normen und Richtlinien | 497 |
| 10.4 Ausgewählte Laserschutzkomponenten | 498 |
| Literaturverzeichnis | 500 |
| Sachwortverzeichnis | 520 |
