Laser in der Materialbearbeitung und Medizin - · PDF fileGrundlagen Eigenschaften der...

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    17-Sep-2018
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  • Laser in derMaterialbearbeitung

    und Medizin

    von Daniel Rollert

    und Ren Jurentschk

  • Grundlagen

    Industrielaser

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    CO2 Laser

    Gaslaserhohe Leistungen=10,6m

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

    Nd:YAG Laser

    Festkrperlaser=1,06mber Lichtleitfaser bertragbar

    Eximerlaser

    Gaslaserkleine WellenlngenVerwendung in der Medizin

    Halbleiterlaser

    Siehe Skript:Der Halbleiterlaser

  • Grundlagen

    Eigenschaften der Laserstrahlung

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    hohe Leistungsdichten erforderlichLeistungsdichte = Laserleistung / Fokusquerschnitt

    Puls- und DauerstrichbetriebLeistungsregulierung bei Pulsbetrieb P = W / T ;mit T = Abstand der Pulse

    Fokussierbarkeit StrahlparameterproduktStrahlparameterprodukt = Divergenz Radius an der Strahltaillie

    Modenstruktur = Leistungsverteilung im Strahlquerschnitt

    Leistungsdichte ist abhngig vonLeistungDivergenzWellenlngeModensstruktur

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

  • Materialbearbeitung

    Absorption und Reflektion

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    Wrmeeinkopplung Absorptionsgrad

    meist nur sehr oberflchliche Wrmeeinwirkung weil Wrme schnell abgeleitet wird

    Absorption von Wellenlnge und Material abhngig

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

  • Materialbearbeitung

    Schneiden

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    Aufschmelzen und verdampfen des Materials Laserschnitt

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

    Sublimationsschneiden

    Werkstoff verdampf und entweichtSchneidgase schtzen Mat.Holz, Papier u..

    Schmelzschneiden

    Mat. wird durch Gasausgeblasensehr schnell ! Riefenbildung!Schnittfugenbreite

    Brennschneiden

    Scheidgas = O2zus. Energieeinspeisung

    Erhhte Schnittgeschw.!Oxidation der Schneidkanten

  • Materialbearbeitung

    Schneiden

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    Weitere Anwendungen

    Schneiden von Kunststoffen

    Schneiden von Glas

    BohrenEinzelimpulsPerkussionsbohrenTrepanieren

    FazitPrzisehohe gleich bleibende Qualitt und Produktionsgeschwindigkeitentfallende Nachbearbeitung (!)Schnittdicken bis zu 40 mm!Anlagenkosten!Handling

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

  • Materialbearbeitung

    Schweien

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    Wrmeleitungsschweien

    kleinflchiges therm. Aufschmelzengeringer Tiefeneinfluss!langsam

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

    Laserstrahltiefschweien

    Erhhung der Laserleistungnderung des Ref.-Verhaltens

    PlasmabildungDampfkapillareMehrfachreflektion

    Fazitbegrenzte Wrmeeinfluzone mit geringer Verzugswirkungunterschiedliche Werkstoffe miteinander fgbarschwer zugngliche Stellen und kompl. Formen schweibargeringer Verschlei !Anlagenkosten/Handling!

  • Materialbearbeitung

    Lten

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    Weich- oder Hartlten ohne Aufschmelzen der zu verbindenen MaterialienAutomobil- und Elektronikindustrie kleine Laserleistungen keine thermische Belastung durch geringe Wrmeeinbringung

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

  • Materialbearbeitung

    Andere Anwendungen in der Industrie

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    3D Prototyping

    StereolithographieLasersinternLaminated Objekt Manufacturing

    Oberflchenbehandlung

    UmschmelzenLaserhrtenLegierenBeschichten

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

  • Laser in der Medizin

    Diagnostik

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    hohe Kohrenzmonochromatisches Licht

    Meist als Indikator und Messgert

    Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmessung Messung der Blutstrmung im Auge

    Aufspren von Krebswucherungen schon bei geringen Zellumfang

    Netzhautvermessung

    ATR-Spectrometer zum Nachweisen von chemischen und biologischen Substanzen

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

  • Laser in der Medizin

    Chirurgie

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    Photochemische EffektAufbrechen von Moleklverbindungen mit langen Bestrahlungsdauern

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

    Photothermische Wirkung

    Zellwasser verdampftVerkohlung des Gewebes

    Schneidwirkung

    Photoablation

    sehr kurze Pulsehohe EnergiedichteAufbrechen der Moleklertlich sehr begrenztgeringe Umgebungswrme

    Photodisruption

    GewebsdurchbruchExpandierendes PlasmaDruckwellen

  • Laser in der Medizin

    Chirurgie

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    Anwendungsbeispiele

    Tumorentfernung durch Bestrahlung (Lunge, Magen-Darm-Trakt)

    Entfernung von Nieren- Blasensteinen

    Ablagerungen in Blutgefen beseitigen

    Laserskalpell

    Kosmetische Korrekturen (Narben, Flecken)

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html

    Fazit

    keine Keimverschleppungwenig Blutverlust beim Schneidengeringer postoperativer SchmerzEinsatz in Mikrochirurgie mglichberhrungsfrei

    !hoher Aufwand fr Strahlfhrung

  • Laser in der Medizin

    Behandlung von Fehlsichtigkeit / LASIK

    Laser in der Materialverarbeitung und Medizin

    Daniel Rollert & Ren Jurentschk

    Vernderung der Linsenkrmmung durch Abtragen von Gewebe (Photoablation)Eximerlaser (kurze Pulse)

    Skript und Infos unter www.jurentschk.de/Laser/laser.html