Grundprincipen vid laserborrning är att en kort laserpuls med hög energitäthet matar in energi i arbetsstycket under en extremt kort tidsperiod och därigenom gör att materialet lokalt både smälter och förångas. Ju högre pulsenergin är desto mer material smälts och förångas. Förångningsprocessen gör att materialvolymen i det borrade hålet ökar plötsligt och skapar ett högt inre tryck, vilket driver ut det smälta materialet ur hålet.

Genom åren har ett flertal andra processer för laserborrning utvecklats ur den här beskrivna metoden. Därför talar vi idag om fyra huvudsakliga tekniker för att med laser åstadkomma hål i såväl metalliska som keramiska och polymera material. Dessa är:

Enkelpulsborrning, som är den ursprungliga tekniken där en enda laserpuls med högt energiinnehåll används för att skapa hålet. Metoden gör att man kan skapa ett stort antal hål under extremt kort tid. Således kan enkelpulsborrning ske “on-the-fly” och skapa upp till 300 hål, med en diameter på 60 µm, per sekund i 1 mm tjockt metalliskt material!

Vid slagborrning skapas hålet med hjälp av ett flertal överlagrade laserpulser med lägre energiinnehåll. Med denna teknik kan man producera djupare och mer exakta hål jämfört med enkelpulsmetoden. Dessutom möjliggör den ännu mindre håldiametrar.

Trepanneringsborrning innebär en relativrörelse mellan laserstrålen och arbetsstycket och används vanligtvis då man vill skapa hål med diametrar större än 300 µm. Här använder man längre laserpulser där man i det tilltänkta hålets origo skapar ett s.k. pilothål genom slagborrning. Därefter utvidgar laserstrålen detta initiala hål genom att den förs över arbetsstycket i allt större cirklar till dess att den specificerade diametern uppnåtts. Merparten av det uppsmälta materialet drivs nedåt genom hålet.

Slutligen spiral- eller helixborrning, som används för att skapa hål med hög geometrisk noggrannhet och överlägsna metallurgiska egenskaper. I motsats till trepanneringsborrning skapas här inte ett pilothål, utan redan från början rör sig laserstrålen i takt med energipulserna i ett cirkulärt mönster, varvid det avverkade materialet skjuts upp ur hålet. Laserstrålen manipuleras här inte genom en x-y-rörelse av själva borrverktyget utan via en roterbar optik. Med hjälp av denna arbetar sig laserstrålen ner i materialet genom en spiralrörelse, och fokalpunktsläget förflyttas kontinuerligt ner i materialet så att laserstrålen alltid träffar hålets botten. Efter den kompletta penetrationen fortsätter optiken att rotera strålen ytterligare några varv för att utvidga utgångshålets diameter och jämna ut hålkanten. Den här tekniken möjliggör stora och djupa hål med hög snittkantskvalitet.

Att använda laserljus för en borroperation är att föredra i fall där processen kräver borrhål med diametrar mellan 1 och 500 µm och ett djup/bredd-förhållande som överstiger 20:1. Vidare om borrningen skall ske i en mycket flack vinkel i förhållande till substratets yta eller då material med hög hårdhet som exempelvis nickelbas-legeringar skall bearbetas.

Precis som vid laserskärning kan man vid laserborrning skilja mellan smält- och förångningsdominerade metoder. Vid pulslängder i µs- och ms-området smälter man merparten av materialet medan enbart en ringa del förångas. Men det är detta ångtryck som gör att det smälta materialet drivs ut ur borrhålet. Vid laserpulser som understiger 10 ps förångas materialet helt och hållet, och det förekommer nästan ingen värmepåverkan på grundmaterialet. Genom att använda sig av adekvat systemteknologi går det också att med laser borra såväl cylindriska som koniska hål vilka uppvisar ett högt djup/bredd-förhållande.

P.g.a. den höga intensiteten i laserpulserna kan näst intill alla material, såsom metaller, keramer, kolfiberförstärkta kompositer och andra polymerer laserborras med hög precision. Metoden kan även användas vid borrning i sandwichlaminat som kan bestå av flera lager av artolika material.