Erzeugung telezentrischer Ringfoki mit variablem Durchmesser zur Lasermaterialbearbeitung

In diesem Beitrag wird das Konzept und die praktische Umsetzung eines CO2-Laserschneidsystems mit ringförmigen Strahlprofil vorgestellt, dessen Ringdurchmesser in der Bearbeitungsebene variabel eingestellt werden kann. Das System findet Anwendung in der forensischen Analytik und wird speziell zum Extrahieren von Spuren benutzt, die auf Klebefolien gesichert wurden. Das Schneidsystem ist an ein Beobachtungsmikroskop adaptiert, sodass kreisförmige Segmente mit Proben ausgewählt und direkt im Anschluss mit einem einzelnen Schuss ausgeschnitten werden können. Der Ringdurchmesser ist kontinuierlich zwischen 500 µm und 2 mm einstellbar, wobei der minimale Schnittspalt 20 µm beträgt. Um mögliche Höhendifferenzen auszugleichen besteht eine zentrale Forderung des Systems in der Einhaltung der Telezentriebedingung für alle einstellbaren Ringdurchmesser. Im Beitrag erfolgt ein Vergleich mehrerer Optik-Design-Ansätze zur Realisierung des telezentrischen und variablen Ringfokus. Die Eigenschaften des aufgebauten Systems werden anhand ausgewählter beispielhafter Schneidversuche diskutiert.