729241 20251029110843.0 HBZ HT019751117 Laufende Nummer 37310 datacite_doi 10.18154/RWTH-2018-226271 RWTH-2018-226271 German 620 P:(DE-588)1163250589 Hambach, Nelli 0 rwth Grenzen der Lochdichte beim Perkussionsbohren mit Ultrakurzpulslasern Nelli Hambach online Limits of Perforation Density for Percussion Drilling with Ultrashort Pulse Lasers English Aachen 2018 1 Online-Ressource (VIII, 137 Seiten) : Illustrationen, Diagramme 2 EndNote Thesis PUB:(DE-HGF)11 PUB:(DE-HGF) Dissertation / PhD Thesis phd phd BibTeX PHDTHESIS DRIVER doctoralThesis DataCite Output Types/Dissertation ORCID DISSERTATION Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University Dissertation, RWTH Aachen University, 2018 Dissertation RWTH Aachen University 2018 Fak04 2018-06-15 Viele Aufgabenstellungen im Bereich des Umweltschutzes aber auch aus der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, der Medizintechnik- und Bioanalytik haben hohe Anforderungen an Mikrosiebe. Speziell im Gesundheits- und Umweltschutz stellen Feinstaub (Partikel < 60μm in der Luft) und Mikroplastikpartikel (Fasern und Partikel sowohl in der Luft als auch im Wasser < 500μm) eine große Gefahr dar. Verschärfte gesetzliche Vorgaben haben in den letzten Jahren die Entwicklung von feinstaubzurückhaltenden Filteranlagen begünstigt, jedoch ist der Entwicklungsbedarf noch enorm im Bereich von temperaturbeständigen, reinigbaren, feinporösen (Porengröße< 10μm) und hochtransparenten (geöffnete Fläche > 25%) Mikrosieben. Im Bereich Mikroplastik im Wasser sind die gesetzlichen Vorgaben noch nicht so strikt, dass die Industrie Handlungsbedarf sieht. Nichtsdestotrotz ist die Weiterentwicklung von feinporigen (d < 10μm) Mikrosieben mit großer geöffneter Fläche von erheblicher Bedeutung. Im Bereich der Feinstaubabscheidung sind vielfältige Anwendungsfelder denkbar, wie z.B. Abgase von Dieselmotoren, Laserdrucker, Holzfeuerung usw. Für die Mikrosiebherstellung eröffnet sich eine bis dato nie dagewesene Möglichkeit kleine und hochpräzise Löcher in metallische Folien einzubringen und diese eng aneinander zu setzen. Diese stabilen metallischen Oberflächenfilter mit geringer Dicke sind für die Mikrofiltration von Vorteil, da der Druckabfall über die einzelnen Poren des Filters minimiert wird und ein hoher Durchfluss ermöglicht wird. Derartige Oberflächenfilter sind heutzutage nicht herstellbar. UKP Lasertrahlquellen stellen einen neuen Ansatz dar, dieses Problem zu lösen. Mit kurzwelligem Laserlicht sind Lochdurchmesser von weniger als 10μm erzielbar. Durch die Verwendung ultrakurz gepulster Laserquellen werden die thermischen Einflüsse reduziert und damit die Maximierung der geöffneten Fläche ermöglicht. Das Thema dieser Arbeit ist somit eine systematische Untersuchung der physikalischen Effekte bei der Herstellung von hochtransparenten Filterfolien, sodass eine Lochgröße von < 10μm bei gleichzeitiger Steigerung der geöffneten Fläche auf über 20% erzielt werden soll. Um das Ziel zu erreichen wird die Arbeit in vier Teile unterteilt. Im ersten Schritt wird eine theoretische Betrachtung der Temperaturentwicklung im Material untersucht. Ein mathematisches Modell soll dabei eine schnelle Abschätzung der Machbarkeit eines Rasters in einem Werkstoff mit einem bestimmten Durchmesser und Lochmittenabstand (Pitch) liefern. Es werden vier Werkstoffe ausgewählt, die sich deutlich in ihren thermischen Eigenschaften unterscheiden, sodass eine Einschätzung des Einflusses dieser Werkstoffeigenschaften auf die Stabilität des Bohrprozesses getroffen werden kann. Im nächsten Schritt wird der Bohrprozess in Abhängigkeit der Repetitionsrate, der Anzahl der Pulse und der Pulsenergie anhand von Einzellöchern untersucht. Anschließend werden Lochraster in Abhängigkeit der Repetitionsrate und des Pitchs in den unterschiedlichen Werkstoffen charakterisiert. Um die thermischen Effekte genauer zu untersuchen werden Raster mit einer Wartezeit zwischen den Löchern gebohrt. Ergebnisse beider Untersuchungen werden mit dem Modell verglichen, um mögliche Effekte und Einflüsse zu identifizieren. ger Many environmental protection tasks, but also in food and cosmetics industry, medical technology and bioanalytics, place high demands on microsieves. Especially in health and environmental protection, fine dust (particles < 60μm in the air) and micro-plastic particles (fibers and particles both in the air and in water < 500μm) constitute a major hazard. Tighter legal requirements have favored the development of fine dust retaining filter systems in recent years, but the need for development is still enormous in the area of temperature resistant, cleanable, fine porous (pore size < 10μm) and highly transparent (open area ratio > 25%) microsieves. In the field of micro-plastics in water, the legal requirements are not yet so strict that industry is forced to take action. However, this will change in the coming years, as some countries have already banned micro-plastics in cosmetic products. Other countries like Germany will follow suit. Nevertheless, the further development of small-pored (d < 10μm) microsieves with large open area ratios is of considerable importance. In the field of fine dust separation, various fields of application are conceivable, e.g. exhaust gases from diesel engines, laser printers, wood firing etc. For the production of micro sieves there is an unprecedented possibility to insert small and high-precision holes into metallic foils and to place them tightly together. These stable, thin metallic surface filters are advantageous for micro-filtration, as the pressure dropping across the individual pores of the filter is minimized and a high flow rate is enabled. Such surface filters cannot be produced today. Ultra-short pulsed laser sources represent a new approach to solving this problem. With short-wavelength laser light, hole diameters of less than 10μm can be achieved. The use of ultra-short pulsed laser radiation reduces thermal influences and thus enables the open area ratio to be maximized. The subject of this thesis is thus a systematic investigation of the physical effects in the production of highly transparent filter foils, so that a hole size of < 10μm with simultaneous increase of the open area ratio to over 20% is to be obtained. To achieve this goal, the work is divided into four parts. In the first step, a theoretical investigation of the temperature evolution in the material is made. A mathematical model should provide a quick estimation of the feasibility of a hole grid in a material with a certain diameter and hole center distance (pitch). Four materials are selected which differ significantly in their thermal properties so that an assessment of the influence of these material properties on the stability of the drilling process can be made. In the second step, the drilling process is analyzed depending on the repetition rate, the number of pulses and the pulse energy using individual holes. Afterwards, hole grids are characterized depending on the repetition rate and the pitch in the different materials. To investigate the thermal effects more closely, grids are drilled with a waiting time between the holes. Results of both studies are compared with the model to identify possible effects and influences. eng Dataset connected to Lobid/HBZ Germany Abtrag Bohren Laser Lochdichte Perkussion UKP-Laser Ultrakuzpuls P:(DE-82)000005 Poprawe, Reinhart 1 Thesis advisor P:(DE-82)089979 Ostendorf, Andreas 2 Thesis advisor http://publications.rwth-aachen.de/record/729241/files/729241.pdf OpenAccess http://publications.rwth-aachen.de/record/729241/files/729241_source.zip Restricted http://publications.rwth-aachen.de/record/729241/files/729241_source_2.zip Restricted http://publications.rwth-aachen.de/record/729241/files/AV_729241.doc Restricted http://publications.rwth-aachen.de/record/729241/files/AV_729241.docx Restricted http://publications.rwth-aachen.de/record/729241/files/AV_729241.odt Restricted http://publications.rwth-aachen.de/record/729241/files/729241.gif?subformat=icon icon OpenAccess http://publications.rwth-aachen.de/record/729241/files/729241.jpg?subformat=icon-180 icon-180 OpenAccess http://publications.rwth-aachen.de/record/729241/files/729241.jpg?subformat=icon-700 icon-700 OpenAccess oai:publications.rwth-aachen.de:729241 VDB dnbdelivery driver open_access openaire I:(DE-588b)36225-6 P:(DE-588)1163250589 RWTH Aachen 0 RWTH 2018 StatID:(DE-HGF)0510 StatID OpenAccess I:(DE-82)418710_20140620 418710 Lehrstuhl für Lasertechnik 0 FullTexts I:(DE-82)418710_20140620 UNRESTRICTED VDB phd