Technologieforum

Innova­tionen der Laser­techno­logie prämiert

Im Krönungssaal des Aachener Rathauses wurden am 4. Mai 2022 Innovationen der Lasertechnologie präsentiert und ausgezeichnet. Anlass war die Verleihung des Innovation Award Laser Technology vor rund 300 Gästen. Preisträger des mit 10.000 € dotierten Awards waren Dr. Boris Regaard von Trumpf Werkzeugmaschinen (2020) und Stefan Wolf von Primes in diesem Jahr. Die Preise für 2020 und 2022 wurden zusammen vergeben, da die Preisverleihung 2020 aufgrund der Einschränkungen durch die Corona-Pandemie nicht stattfinden konnte. Auslober des Innovation Award Laser Technology sind der Arbeitskreis Lasertechnik AKL, ein Netzwerk von rund 180 Laserexperten, und das European Laser Institute ELI, eine Plattform, die Kompetenz und Wissen über optische Technologien zusammenführt.

Kamerabasierter Sensor im Schneidkopf: Thema des Preisträgerprojektes 2020 ist ‚Active Speed Control – Kamerabasiertes Sensorsystem zur Vorschubregelung von Laserschneidprozessen‘. Herzstück der von Regaard und seinem Team in der entwickelten Active Speed Control ist ein kamerabasiertes Sensorsystem im Schneidkopf. Eine Echtzeit-Bildverarbeitung analysiert die Kameradaten. Auf Basis der Datenanalyse wird die Vorschubgeschwindigkeit für optimale Ergebnisse konstant geregelt. Das gewährleistet eine maximale Schnittgeschwindigkeit und einen zuverlässigeren Prozess. Das Ergebnis sind optimierte Produktivität sowie weniger Ausschuss und Nacharbeit. Das System hat Potenzial zur Regelung oder Überwachung weiterer Prozessparameter und ist damit ein wichtiger Schritt hin zur Entwicklung einer künftigen, vollautonomen Laserschneidmaschine.

Scanner bestimmt Lasterstrahlparameter: Das Preisträgerprojekt 2022 hat die Bezeichnung ‚ScanFieldMonitor (SFM)‘. Es wurde von Stefan Wolf, Abteilungsleiter Forschung und Entwicklung bei der Primes in Pfungstadt, und seinem Team als Werkzeug für die Laser-Scanner-Charakterisierung entwickelt. Insbesondere für neue Anwendungen in der additiven Fertigung und E-Mobilität. Das Messprinzip ermöglicht die Messung von Laserstrahlparametern durch das Scannen von Vektoren. Die daraus resultierende Laser-Scanner-Charakterisierung liefert alle geometrischen und laserbezogenen Parameter, die für Remote-Anwendungen relevant sind. Im gleichen Arbeitsgang werden Strahlposition und Bewegung der Laser-Scanner-Einheit im Scanbereich bestimmt. Der Vorteil des Messprinzips zeigt sich immer dann, wenn das Verhalten des Lasers in einer Bewegung eine Rolle spielt.

3-D-Druck für die Bombenentschärfung: Das Projekt, dass mit dem zweiten Preis 2020 ausgezeichnet wurde, wird bei der Bombenentschärfung eingesetzt. Die Neue Laserlösung zur Entschärfung von Kampfmittel-Blindgängern (UXO) durch Einsatz eines 3-D-gedruckten Einwegwerkzeugkopfs wurde von Dr. Oliver Meier, Geschäftsführender Gesellschafter bei Laser on demand, Burgdorf, gemeinsam mit dem Laser Zentrum Hannover und dem Kampfmittelräumdienst der Feuerwehr Hamburg entwickelt. Der neue Ansatz besteht darin, durch einen Laserkerbprozess im zylindrischen Abschnitt der Bombenhülle eine definierte Schwächung zu erzeugen, die dann Druck und damit die Detonationskraft der Bombe reduziert. Anschließend wird durch einen kontrollierten geringen Energieeintrag eine Verpuffung ausgelöst, die die Hülle an der Kerbe aufreißen und den Zünder auswerfen soll. Ein essenzielles Element des Projektes ist der Einsatz von optischen Standardkomponenten zu erschwinglichem Preis. Wenn es bei der Bombenentschärfung zu Beschädigungen kommt, was nicht unwahrscheinlich ist, können die Komponenten leicht ersetzt werden.

Oberflächenveredelung mittels Laserinterferenz: Der zweite Preis 2022 geht an das Projekt Innovative Oberflächen durch Hochgeschwindigkeits-Laser-Biomimetik von Dr. Tim Kunze, Geschäftsführer bei Fusion Bionic, Dresden, und seinem Team. Funktionelle technische Oberflächen werden bislang überwiegend durch Beschichtungen und lithografische Verfahren hergestellt. Die Potenziale dieser Techniken sind begrenzt, die direkte Laserinterferenztechnologie (Direct Laser Interference Patterning DLIP) hingegen bietet neue Möglichkeiten der Oberflächenveredelung. Beispielsweise können Oberflächen geschaffen werden, an denen Eis nicht haften bleibt (Anti-Icing für die Luftfahrt), oder Implantate, die dank ihrer biokompatiblen und antibakteriellen Oberflächen vom Körper besser angenommen werden. Fusion Bionic hat auf Basis von DLIP Hochdurchsatz-Fertigungssysteme entwickelt, die kompakt, robust und nach eigenen Angaben bis zu 10-mal schneller sind als etablierte Verfahren. Ohne zusätzliche Schritte oder Chemikalien schaffen diese DLIP-Module Mikro- und Nanotexturen auf der Oberfläche mit Geschwindigkeiten von bis zu 1 m2/min.

Multifunktionalität in einem Lasersystem: ‘Unlimited flexibility for short pulse laser applications – Unbegrenzte Flexibilität für Kurzpulslaseranwendungen‘ bietet das neoMOS-‚Smart‘-Lasersystem. Das von Dr. Maik Frede von Neolase in Hannover entwickelte System setzt auf den flexiblen Einsatz von Kurzpulslasern für neue Anwendungen in der Lasermikrobearbeitung. Der integrierte Ultrakurzpulslaser für die Materialbearbeitung ermöglicht Pulsdauern von Nano- bis Femtosekunden oder eine Kombination unterschiedlicher Pulsdauern im selben Prozess. Basis dafür ist eine neuartige Verstärkertechnologie. Kombiniert mit einer modularen MOPA-Plattform ermöglicht es die ‚Open-Source‘-Philosophie, nur einen Teil des Lasers (Seeder) zu tauschen, um komplett neue Laserparameter einzurichten. Unterschiedliche Seed-Laser ermöglichen die Änderung von Pulsdauern, Wiederholungsraten oder Pulsdauern aus demselben Lasersystem. Es ist ein Beispiel für eine neue Maschinengeneration, die die Funktionalität mehrerer Lasersysteme in nur einer Maschine vereint.

OCT-Prozessüberwachung und OTF-Laserschweißen vereint: Das 2022 ebenfalls ausgezeichnete Projekt von Thibault Bautze-Scherff, dem Leiter Vertrieb bei Blackbird Robotersysteme, Garching b. München, hat den Titel ‚Endlich vereint: OCT-basierte Prozessüberwachung und Scanner-basiertes On-the-fly-Laserschweißen‘. Die gemeinsame Entwicklung von Blackbird und Scanlab, Puchheim, vereint alle klassischen Überwachungsaufgaben beim Laserschweißen in einem Tool. Die Kombination aus On-the-fly-Funktionalität, Haupt- und OCT-Scanner und OCT-Sensor ist über eine gemeinsame Benutzeroberfläche zugänglich. Das System bietet die immer mehr nachgefragte Flexibilität in Produktionslinien, um beispielsweise verschiedene Teile in einer Station zu schweißen, die jeweils ihre eigenen Anforderungen an die Prozessüberwachung haben.

Jury

Die Jury 2020 und 2022 bestand aus Dr. Guido Bonati (Fisba), Dr. Markus Kogel-Hollacher (Precitec), Dr. Axel Luft (Scansonic MI), Prof. Dr. Peter Loosen (Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT), Prof. Dr. Andreas Ostendorf (Ruhr-Universität Bochum), Prof. Dr. José Luis Ocaña (Centro Láser UPM Madrid), Dr. Armand Pruijmboom (Trumpf Photonic Components) und Dr. Pablo Romero (AIMEN – Asociación de Investigación Metalúrgica del Noroeste). 2020 waren außerdem Dr. Keming Du (EdgeWave) und Dr. Paul Andrew Hilton (TWI Cambridge) dabei. Dr. Hartmut Frerichs (Arbeitskreis Lasertechnik) und Prof. Dr. Stefan Kaierle (European Laser Institute) übernahmen in beiden Jahren die Organisation.

Weitere Informationen zum Innovation Award Laser Technology

Quelle: www.ilt.fraunhofer.de

Bild: Fraunhofer ILT, Aachen, Andreas Steindl