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Inhalt L E T I T 06 RGB-LEDs mit integrierten Schaltungen 21 FUTURE PHOTONICS Standpunkt: Die Zukunft des metallischen 3-D-Drucks 28 LASERSCHUTZ Chancen und Risiken beim Arbeiten mit handgeführten Lasern 34 OPTOSENSORIK Stitching-Algorithmus erweitert das 3-D-Sichtfeld OPTIKFERTIGUNG 40 Asphären formstabil und reproduzierbar polieren ENGINEERING 44 Hochpräzise Akkubeschichtungen dank optischer Kontaktsensorik 21 INTERVIEW Chancen und Risiken der Additiven Fertigung 28 SICHERHEIT Arbeiten mit hand- geführten Lasern 12 13 KIT ist neuer Partner im Baden-Württemberger Zentrum für Quantenwissenschaft Prism Awards 2025 an Fluidect, Scantinel und Schott 14 Fachworkshop: Laser in der Elektromobilität 15 16 FORSCHUNG & ENTWICKLUNG Mit KI zu besseren Fotovoltaikmaterialien Laser aus Gruppe-IV-Elementen für die Siliziumphotonik NACHRICHTEN 11 Aerotech: Neuer DACH-Geschäfts führer 18 Zentimetergenaue Kartierung dank Lidar 19 Filter mit außergewöhnlicher Winkelstabilität 11 Edmund Optics übernimmt Son-x 20 Sensorkonzepte mit Lichtwellen leitern in Glas r a p m o C , h t a r l l o V s u a l K , e i g o l o n h c e T - T A O , z t u h c s r e s a L - t c e t o r P , T L I r e f o h n u a r F , k i n o r t k e l E h t r ü W : r e d l i B

ICLED Featherwing für die schnelle Entwicklung von Prototypen L E T I T 06 k i n o r t k e l E h t r ü W : r e d l i B

08 Zudem engagiert sich das Unternehmen mit einer eigenen Forschungsabteilung für die Entwicklung von Lichtrezepten zur Optimie- rung des Pflanzenwachstums. Bei den in sechs Bauformen erhältlichen ICLEDs legte Würth Elektronik besonderen Wert auf eine hochwertige Verarbeitung, wie Goldbeschichtungen bei Chip-LED- und Sil- berbeschichtungen bei PLCC-Modellen, um die Lötfähigkeit zu verbessern. Vergleichsmes- sungen mit pinkompatiblen Konkurrenzmo- dellen ergaben eine um bis zu 40% höhere Beleuchtungsstärke. Auch ein Problem bei der Bestückung wurde angegangen: Im Ge- gensatz zu vergleichbaren bisherigen Lösun- gen weisen die intelligenten LEDs von Würth Elektronik einen Moisture Sensitivity Level (MSL) von 3 auf – statt wie üblich 5 oder 5a. Dies bedeutet, dass sie eine Woche lang in der SMT-Linie verwendbar sind. Um die LEDs für diverse Anwendungen zu qualifizie- ren, liefert der Hersteller für alle Modelle der Produktgruppe fotobiologische Testberichte nach EN 62471:2008 und IEC 62471:2006. Diese sind beispielsweise relevant, wenn die intelligenten LEDs in der medizinischen Beleuchtung oder Displaytechnologie einge- setzt werden. LP.PRO TO GO Würth Elektronik bietet intelligente LEDs in vier Bauformen an, die eine besonders hohe Beleuchtungs- stärke erreichen und sich für farbechte Darstellungen eignen sollen. Mithilfe von Qualitätskontrolle, einem präzisen Binning sowie Entwicklungstools lassen sich damit beispiels- weise hochwertige LED-Matrixdisplays realisieren. Dual-Wire-ICLEDs eignen sich laut Hersteller dank niedriger Leistungsaufnahme, hoher Anpassungs- fähigkeit und schneller Datenübertragung für moderne Smart-Lighting-Anwendungen. Obwohl das Produkt nicht speziell für den Automotive-Markt entwickelt wurde, hat Würth Elektronik die Tests und Qualifikationen methodisch ge- mäß AEC Q102-003 durchgeführt. So erhalten Kundinnen und Kunden ob- jektiv vergleichbare Spezifikationen. ICLEDs ansteuern In einer typischen Anwendungsschal- tung eines ICLED-Systems werden die Datensignale von einem Mik- rocontroller erzeugt, dessen Daten- signalleitung mit dem DIN-Pin der ersten ICLED verbunden ist. Die rest- lichen Komponenten sind nach dem Daisychain-Prinzip miteinander ver- knüpft. Die Daten werden bei jedem Empfang eines Datenpakets über die ICs um 24 Bits reduziert und die ver- bleibenden Bits an die nächste LED in der Kette weitergeleitet. Wird ein Reset-Code am DIN-Pin der ersten ICLED erkannt, bedeutet dies, dass die Übertragung eines neuen Daten- pakets beginnt. Diese Daten bestimmen die Puls- breitenmodulation für jede einzelne rote, grüne und blaue LED. Das heißt, die Dimmung wird nicht über die Stromstärke geregelt – denn das würde den Farbwert beeinflussen – sondern durch ein nicht wahrnehm- bares schnelles Aus- und Einschalten des Stroms. Wenn bekannt ist, wel- che Frequenz bei den einzelnen LEDs zu welcher Farbmischung des Pixels führt, lassen sich beliebige Farbwerte und Helligkeiten erzeugen. Genau hier lag aber bisher das Problem: An- wendungsentwickler konnten diese Frequenzen nicht ohne Weiteres be- stimmen und erhielten auch herstel- lerseitig keine Hilfe. Genau meine Farbe Mit dem ICLED Color Calculator hat Würth Elektronik eine neue Funktion seiner Online-Plattform Redexpert vorgestellt. Damit können Entwick- ler die exakten PWM-Werte ermitteln, > > >

10 Prinzip der Daten- übertragung an eine Reihe von ICLEDs aufnahme auf etwa 1 µA pro ICLED reduziert, wenn diese nicht in Be- trieb sind. Zusätzlich bietet die Dual- Wire-Technologie eine frei einstellbare Taktfrequenz des Datensignals von bis zu 15 MHz und damit eine varia- ble, schnelle Datenübertragung. Diese Kombination aus niedriger Leistungs- aufnahme, hoher Anpassungsfähig- keit und schneller Datenübertragung macht die Dual-Wire-ICLEDs beson- ders attraktiv für moderne Smart- Light ing-Anwendungen. Zwar sind analoge LEDs um circa 20 bis 40% günstiger und werden aus einfacheren Anwendungen nicht verdrängt. Für signaltechnisch oder optisch anspruchsvolle Anwendun- gen bieten ICLEDs allerdings klare Vorteile. Applikationen lassen sich deutlich einfacher und hinsichtlich benötigter Bauteile und Kabel spar- samer realisieren. Mit der präzisen Steuerbarkeit von ICLEDs eröffnen sich zudem neue Anwendungsfelder. Ein großes Potenzial liegt in adaptiver Beleuchtung, etwa Bürobeleuchtung, die sich automatisch an Wetterbe- dingungen oder Tageszeit anpasst. Eine mittels eines Sensors ausgelöste Farbänderung kann beispielsweise die Rolle eines differenzierten An- näherungsalarms übernehmen, etwa als alternatives Signal für Hörgeschä- digte. Farbkodierte Signale könnten auch dazu beitragen, bei Gesund- heitsmonitoren oder Diagnosetools mehr Informationen auf einen Blick zu übermitteln. Wer beim Lesen dieses Beitrags Ideen für ICLED-Anwendungen hatte, kann zum schnellen Prototyping den ICLED Featherwing (Titelbild) so- wie verschiedene Sensor- und Funk- Featherwings von Würth Elektronik verwenden. ■ www.we-online.com die sie benötigen, um einen bestimmten Farb- wert darzustellen. Auf der intuitiv bedien- baren Benutzeroberfläche des ICLED Color Calculator wählen Kunden den gewünsch- ten ICLED-Typ sowie Farbe und Helligkeit im CIE1931-Normfarbsystem (xy-Farbraum). Das generiert automatisch den passenden digita- len Wert für die Pulsbreitenmodulation der im ICLED-Bauelement verbauten RGB-LEDs, be- zogen auf die Eigenschaften ihres Bins. Diese Werte können direkt in die Programmierung der ICLEDs übernommen werden. Möglich wird das dank der sorgfältigen Sortierung der ICLEDs in der Produktion. Um pro Charge nur LEDs mit einheitlichen Farbtemperatur- und Helligkeitseigenschaf- ten anzubieten, gibt es zahlreiche Bins. Die Genauigkeit von Qualitätskontrolle und Bin- ning ermöglicht zusammen mit dem Ent- wicklungstool beispielsweise hochwertige LED-Ma trixdisplays und Anwendungen, die farblich perfekt auf ein Corporate Design ab- gestimmt sein müssen. Technische Möglichkeiten Vor allem bei LED-Matrixdisplays weckt die Möglichkeit einer farbechten Darstellung den Wunsch nach hohen Frameraten für bewegte Bilder. Dies wird nun mithilfe einer bisher selten angebotenen ICLED-Variante reali- sierbar: Dual-Wire-ICLEDs. Sie erlauben im Vergleich zu Single-Wire-ICLEDs eine bis zu 13-mal schnellere Datenübertragung, arbei- ten mit PWM-Raten von 20 kHz und erzeu- gen flimmerfreie Bilder. Ein weiterer Vorteil ist ihr integrierter Schlafmodus, der die Strom-

N E T H C I R H C A N 12 m U l t ä t i s r e v i n U / e l ü h c S a n i l o r a K : d l i B Experimenteller Aufbau mit synthetischen Diamanten, die als Hightech-Baustei- ne für Quantencomputer dienen können KIT ist neuer Partner im Baden-Württemberger Zentrum für Quantenwissenschaft Quantentechnologien sollen Sensoren in der Produktion oder Medizintechnik präziser und effizienter machen, für sichere Kommunikationskanäle sorgen und das Höchstleis- tungsrechnen voranbringen. So lauten unter anderem die Ziele des Zentrums für Quantenwissenschaft und -techno- logie, IQST, der Universitäten Stuttgart und Ulm sowie des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart. Seit zehn Jahren steht das Zentrum für interdisziplinäre Spitzenforschung. Nun hat sich mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine weitere überregionale Institu- tion dem Zentrum angeschlossen. Anwendungen rücken in den Fokus Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im IQST haben sich zum Ziel gesetzt, gemeinsam die Forschung in den Quantenwissenschaften voranzutreiben und in Anwen- dungen zu bringen, die einen gesellschaftlichen Nutzen haben. „Auch wenn Quantentechnologien nach wie vor sehr viel Grundlagenforschung erfordern, wird der Blick auf die Anwendung zunehmend wichtiger“, erklärt Profes- sor Fedor Jelezko, IQST-Direktor und Leiter des Instituts für Quantenoptik der Universität Ulm. „Der Beitritt des KIT zum IQST stärkt dieses Kompetenzzentrum im Bereich der Quantenwissenschaften in Baden-Württemberg entschei- dend“, so der Physiker. Offen für Forschungscommunity und den Nachwuchs Forschende aus ganz Baden-Württemberg könnten dem IQST beitreten, heißt es in einer Erklärung des Zentrums. Darüber hinaus widme es sich der Förderung des wissen- schaftlichen Nachwuchses über Master-, Graduierten,- und Postdoc-Programme. Anfang 2025 wurden den Angaben zufolge elf Promotionsprojekte in der IQST-Graduierten- schule @QuantumBW gestartet.

Untersuchungen zum Laserschweißen von Kupferverbindungen für die Hochleistungselektronik in Elektrofahrzeugen (beispielhaft) N E T H C I R H C A N 14 Laser in der Elektromobilität: Fachworkshop in Bologna Die Laser-E-Mobility-Sektion der Associazione Italiana delle Tecnologie Manifatturiere (Aitem) lädt zum Laser-E- Mobility-Workshop nach Bologna/Italien ein. Die Veran- staltung am 7. und 8. Oktober 2025 wird vom Laserteam des Fachbereichs Maschinenbau der Università di Bolo- gna in Zusammenarbeit mit dem Politecnico di Milano, der Technischen Universität München und der Friedrich-Alex- ander-Universität Erlangen-Nürnberg organisiert. Austra- gungsorte in Bologna sind das Birex (Big Data Innovation and Research Excellence) sowie das Opificio Golinelli. Der Workshop richtet sich an Fachleute aus Grund- lagenforschung, Laserkomponentenfertigung und Sys- temintegration sowie an Anwender und Entwickler von Laserapplikationen. Teilnehmer haben die Möglichkeit, neueste Entwicklungen auf dem Gebiet der Fertigung von Elektrofahrzeugen zu präsentieren. Neben technischen Vor- trägen für ein internationales Publikum soll eine Ausstel- lungszone neueste Technologien präsentieren. Nach erfolgreichen Veranstaltungen in den Jahren 2022, 2023 und 2024 soll der Laser-E-Mobility-Workshop 2025 erneut eine Plattform für den Austausch zwischen In- dustrie und Wissenschaft im Umfeld der laserbasierten Fertigung bieten. Laut Veranstalter ist die zweitägige Veran- f p m u r T : d l i B staltung für alle Teilnehmer kostenfrei. Die wissenschaftli- chen Beiträge decken anwendungsorientierte Themen der Lasermaterialbearbeitung für die Elektromobilität ab, darunter: • Batteriezell- und Systemfertigung, • Bearbeitung neuer Batteriematerialien, • Fertigung von elektrischen Antriebssträngen, • Brennstoffzellenfertigung, • Leichtbau, • Prozessüberwachung und -steuerung, • Digitalisierung und datengetriebene Prozessoptimierung, • nachhaltige Fertigung von Elektrofahrzeugen. Abstracts können vom 7. April bis 9. Juni 2025 beim Ver- anstalter eingereicht werden; die Benachrichtigung über eine Annahme soll bis zum 30. Juni erfolgen. Die Regis- trierung beginnt am 3. Juni, und Anmeldeschluss ist der 20. September 2025. www.laseremobility.com

G N U L K C I W T N E & G N U H C S R O F 16 o n e r a c s i T y n n o h J / h c i l ü J m u r t n e z s g n u h c s r o F : r e d l i B Laser aus Gruppe- IV-Elementen für die Siliziumphotonik Ein Forscherteam hat den ersten elektrisch gepumpten Halblei- terlaser für kontinuierlichen Betrieb entwickelt, der voll- ständig aus Elementen der vierten Hauptgruppe des Periodensys- tems – der sogenannten Siliziumgruppe – besteht. Die Lichtquelle lässt sich mono- lithisch in Siliziumchips und somit in Pro- zesse der Halbleiterfertigung integrieren. Damit löst sie ein zentrales Problem der On-Chip-Photonik: die nahtlose Verbin- dung von optischen und elektronischen Komponenten auf einem einzigen Chip.

G N U L K C I W T N E & G N U H C S R O F 18 E I K F r e f o h n u a r F : r e d l i B Gefahrenzonen erkunden: Zentimetergenaue Kartierung dank Lidar Forschenden des Fraunhofer- Instituts für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE in Wachtberg haben im Projekt ‚3D-InAus‘ einen Roboter mit Lidar-Laser (Light Detection and Ranging) für die Gelän- deerkundung entwickelt. Timo Röhling ist technischer Projektleiter aus der Ab- teilung Kognitive Mobile Systeme. „Im Vergleich zu Robotersystemen, die eine Gefahrenzone mit Kameras erkunden, geht unser Projekt einen großen Schritt weiter“, erklärt Röhling. „Die Laserim- pulse liefern Messwerte für die exakte 3-D-Kartografierung eines Geländes oder Gebäudes. Entfernungen und Abmes- sungen werden dabei nicht geschätzt, sondern auf wenige Zentimeter genau ermittelt.“ Geometrische Punktwolke ergänzt durch Kameras Im Lidarmodul ist ein rotierender Spiegel verbaut, mit dem sich zehn- mal pro Sekunde ein Ausschnitt von sechzehn senkrechten Scheiben ab- tasten lässt. Ein Drehteller rotiert den Laser dann so, dass die senkrechten Ausschnitte horizontal eine komplette Rundumsicht abdecken. Es entste- hen insgesamt 1,3 Millionen Laser- pulse pro Sekunde. Diese werden von der Umgebung reflektiert, und aus der Zeitdifferenz wird die jeweilige Entfernung berechnet. Hinzu kommt ein Kamerasystem mit bis zu sechs Kameras. Deren Bilder werden ge- nutzt, die dazu gehörenden Objekte oder Formen einzufärben. „Wir ver- schmelzen sozusagen Kamerabilder und Punktwolke“, erklärt Röhling. Der Lidar-Laser auf einem ro- tierenden Dreh- teller sendet 1,3 Millionen Laserpulse pro Sekunde Gesteuert wird das Roboter- system in der Regel per Funk mittels Joystick und Tablet „So entsteht eine anschauliche, detail- lierte und zugleich geometrisch korrekte 3-D-Umgebung mit Häusern, Freiflächen und Objekten.“ Die im Lidarmodul gewonnen Roh- daten werden bereits während der Fahrt in einem Rechnermodul im Roboter vor- verarbeitet. Die endgültige Visualisierung findet dann stationär im Postprocessing statt. Ein 400 x 400 m² großes Gelände kann in etwa drei Stunden kartiert wer- den. Wenn es im Katastrophenfall beson- ders schnell gehen muss, kann nach einer Stunde ein erster Überblick gewonnen werden, so die Forschenden. Es ist zu- dem möglich, mehrere Fahrzeuge gleich- zeitig einzusetzen. Sensorik und virtuelles GPS für selbstständige Navigation Die Software des Systems ist zudem in der Lage, die Messwerte von Sensoren zu verarbeiten, die gasförmige toxische Subs- tanzen oder radioaktive Quellen detektie- ren. Diese lassen sich in den 3-D-Karten platzieren. Gibt es kein GPS-Signal, wer- den über die Kartierung des Geländes die Position und die Größe eines Gebäudes ermittelt, um daraus ein virtuelles GPS für das Gebäudeinnere zu erzeugen. So kann das Robotersystem in Innenräumen selbstständig navigieren. ■ WEITERE INFORMATIONEN

In Glas integrierte Lichtleiter sollen Sensoren für Industrie und Forschung verbessern. Daran arbeitet ein Konsor- tium unter Beteiligung des Fraunho- fer IZM im Projekt ‚3DGlassGuard‘. Grundlage dafür ist die Integration drei- dimensional strukturierter Glaslagen in Leiterplatten. Den Projektpartnern zufolge ermöglichen diese Glass-Core-Substrate neue Anwendungen in der Sensorik und Datenübertragung. Neue Sensorkonzepte mit Lichtwellen leitern in Glas Licht mit verschiedenen Wellenlängen und Zuständen. So lassen sich viel mehr Infor- mationen als auf rein elektrischem Weg messen und übertragen. Zum anderen wird zusammen mit Sea & Sun Technology ein interferomet- rischer Sensor zur Dichtemessung von Meerwasser aufgebaut. Derzeitige Senso- ren messen die elektrische Leitfähigkeit, aus der sich dann die Dichte herleiten lässt. Dieser Prozess stützt sich jedoch auf weltweit unterschiedlichen Referenz- werte. Eine unmittelbarere, rein optische Messung verspricht bessere Auflösung und eine Standardisierung der Messergeb- nisse, um beispielsweise einheitlichere Klimamodelle zu erstellen. Zurzeit arbeiten die Forschenden an der Umsetzung von Demonstratoren fürFunk- tionalitätstests. Anspruchsvoll ist dabei die Miniaturisierung der neuen Sensor- konzepte, um sie auf einer Leiterplatte unterzubringen. Das Material Glas bietet aufgrund seiner planaren Form aber mehr Möglichkeiten, die Lichtwellenleiter und Multi-Mode Interference Coupler (MMI) zur Aufteilung von Licht auf Wellenleiter (er- zeugt mit Ansys Lumerical) Taper, der die Wellenleiter aufweitet oder verkleinert, um beispielsweise das Koppeln zu einer Glasfaser zu erleichtern (erzeugt mit Ansys Lumerical) Im Projekt werden Sensorkonzepte für zwei Anwendungsszenarien entwickelt: zum einen in Kooperation mit Siemens ein optischer Stromsensor für leistungs- elektronische Anwendungen, wie Strom- messungen. Dieser Sensor ist nicht wie üblich aus optischen Fasern aufgebaut, was eine komplexe Justage erfordert, son- dern aus Lichtwellenleitern, die in einer 3-D-Glaslage platzsparend auf die Leiter- platte integriert werden. Vorteile sind die galvanische Isolation, geringe Leitungsver- luste und die gleichzeitige Führung von weitere Funktionen einzubringen. Parallel zur Entwicklung der Sensoren wird zusam- men mit der TU Berlin an KI-gestützten Simulationstools gearbeitet. Diese sollen dabei helfen, einzelne optische Kompo- nenten der Sensoren zu verkleinern und deren Effizienz zu verbessern. ■ WEITERE INFORMATIONEN G N U L K C I W T N E & G N U H C S R O F 20 M Z I r e f o h n u a r F : d l i B

T K N U P D N A T S 22 e n i p l a t s e o V ; n e h c a A , T L I r e f o h n u a r F : r e d l i B Im Gespräch: Dr. Tim Lantzsch (links), Abteilungsleiter Laser Powder Bed Fusion am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen, und Dr. Stefan Leuders, Head of Technology & Innovation beim Voestalpine Additive Manufacturing Center in Düsseldorf. Die AM-Experten erläutern die technologischen Hürden der additiven Fertigung, insbesondere die Herausforderung, neue Materialien zu entwickeln und die Prozesssicherheit in der Massenproduktion zu gewährleisten. Die Zukunft des metallischen 3-D-Drucks Additive Manufacturing (AM) etabliert sich als industrielles Fertigungsver- fahren. Maschinen- und Fahrzeugbau, Luft- und Raumfahrt oder auch die Metallverarbeitung erfahren damit einen technologischen Wandel bei Design, Produktion und Nachhaltigkeit. Dr. Stefan Leuders vom Voestalpine Additive Manufacturing Center und Dr. Tim Lantzsch vom Fraunhofer ILT diskutieren die Trends, analysieren Chancen und Risiken und zeigen auf, welche Branchen besonders profitieren können.

24 kritisch ist die Prozesssicherheit, die noch nicht in der Breite gegeben ist. Wir arbeiten daran, die Additive Fertigung von ei- ner Spezialisten-Nische zu einer robusten, breit anwendbaren Technologie zu entwickeln, die auch in der Massenproduktion wettbewerbsfähig ist. Leuders: Ein zentraler wirtschaftlicher Faktor ist nach wie vor der Anlagenstundensatz, das sehe ich genauso. Hinsichtlich der Anlagenkosten registrieren wir allerdings zunehmend Be- wegung, insbesondere getrieben durch den außereuropäischen Wettbewerb, wodurch natürlich der Kostenanteil des einge- setzten Materials steigt und somit auch hier ein zunehmender Druck bezüglich Kostenreduktion zu verzeichnen ist. Trotzdem bleibt das Thema Kostenreduktion hinsichtlich der industriellen Nutzung von AM ein wesentlicher Schlüssel, um zukünftig weitere Anwendungsfelder erschlie- ßen zu können. LP.PRO: Was sind Ihrer Meinung nach die Potenziale, und wo liegen die Grenzen der Additiven Fertigung? Was kann AM vor allem in puncto Nachhaltigkeit leisten? Leuders: Die Additive Fertigung bietet erhebliche Nachhaltigkeitspotenziale, insbesondere durch die Möglichkeit, den Materialeinsatz drastisch zu reduzieren. So wird im Gegen- satz zu subtraktiven Fertigungsverfahren nur das Material aufge- schmolzen, das tatsächlich für das Bauteil benötigt wird. Auch in der späteren Nutzungsphase zeigen sich oftmals Vorteile, so zum Beispiel durch reduzierte Ausschussraten oder geringere Taktzeiten im Al-Druckguss beziehungsweise Kunststoffspritz- guss, die durch additiv gefertigte Werkzeuge mit konturnaher Kühlung ermöglicht werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist Die Luft- und Raumfahrt gehört zu den Profiteuren der aktuellen Entwicklung im metallischen 3-D-Druck. Kleine Stückzahlen und hohe Komplexität leichter, leistungsfähiger Komponenten gehören schon heute zu den Stärken der Additiven Fertigung. die Reparatur und Wiederaufbereitung von Werkzeugen und Bauteilen, die durch AM wesentlich erleichtert werden. Dies kann die Lebensdauer von Produkten erheblich verlängern und somit ebenfalls den Ressourcenverbrauch reduzieren. Al- lerdings gibt es auch Herausforderungen: Die Technologie ist für eine industrielle Nutzung weiterhin als relativ jung einzu- stufen, sodass es unter anderem hinsichtlich Automatisierung und Prozesssicherheit noch Optimierungsbedarf gibt. Lantzsch: Die Potenziale der Additiven Fertigung liegen vor allem in ihrer Fähigkeit, komplexe Geometrien und „ Eine zentrale Rolle in der Kreislaufwirtschaft Dr. Stefan Leuders “ maßgeschneiderte Lösungen zu realisieren, die mit traditio- nellen Verfahren kaum oder gar nicht möglich wären. Und klar: Durch die gezielte Materialnutzung, bei der nur das tatsäch- lich benötigte Material verarbeitet wird, kann der Ressourcen- aufwand erheblich sinken. Dies ist besonders relevant, wenn man den gesamten Lebenszyklus eines Produkts betrachtet. Wir müssen aber auch sehen, dass die Herstellung und Auf- bereitung des Materials energieintensiv ist. Zudem ist die In- tegration in bestehende Produktionsprozesse oft schwierig, da AM noch häufig als Inseltechnologie betrachtet wird. LP.PRO: Vor welchen technologischen Hürden steht die Additive Fertigung derzeit? Woran forschen Sie? Leuders: Ein entscheidender Punkt ist für uns die Entwicklung von neuen Prozessrouten, um den technischen und wirtschaft- lichen Anforderungen unserer Kunden gerecht zu werden. Auch die Auslegung und Gestaltung der so gefertigten Bau- teile und Werkzeuge spielt dabei eine erhebliche Rolle. Zu- dem ist AM in der Voestalpine natürlich eng mit dem Thema Werkstoffe verknüpft. So arbeiten wir im Konzern intensiv an der Entwicklung neuer Materialien und deren Nachbehand- lungen, um die technologischen Potenziale von AM voll aus- schöpfen zu können. Lantzsch: Genau, eine der größten technologischen Hürden, vor der die Additive Fertigung derzeit steht, ist die Materialviel- falt. Viele der aktuell verwendeten Materialien sind ursprüng- lich nicht für AM entwickelt worden, was oft zu Kompromissen in der Qualität und Performance führt. Aus diesem Grund ko- operieren wir mit Materialherstellern, um die Qualifizierung neuer Materialien für die Additive Fertigung zu beschleuni-

Profitieren werden Unternehmen, die die Vorteile der Flexibilität und Designfreiheit von AM voll ausschöpfen können. Leuders: Ich halte die langfristige Entwicklung der Additiven Fertigung ebenfalls für vielversprechend. In den nächsten fünf bis zehn Jahren erwarte ich, dass AM in immer mehr Produktionsketten integriert wird und zusätzlich eine zent- rale Rolle in der Kreislaufwirtschaft spielt. Die Möglichkeit, Bauteile und Werkzeuge kostengünstig wieder aufzubereiten, wird besonders in Bezug auf Nachhaltigkeit eine große Rolle spielen. Die Entwicklung von effizienten und robusten Pro- zessen wird dabei ein entscheidender Faktor sein. LP.PRO: Wer sind die Gewinner dieser Entwicklung in der Additiven Fertigung? Leuders: Die langfristigen Gewinner sind die Unternehmen, die bereit sind, strategisch in neue Technologien zu investie- ren und gleichzeitig mit den damit verbundenen Unsicherhei- ten umgehen können. Prominente Beispiele aus der jüngeren Vergangenheit finden sich in der Luft- und Raumfahrt oder auch in der Medizintechnik. Dabei ist es für mich allerdings nicht nur eine Frage der wirtschaftlichen Ressourcen, sondern mitunter auch eine Frage der Unternehmenskultur. 26 „ Eintrittsbarrieren können sehr effektiv gesenkt werden Dr. Stefan Leuders “ Dementgegen werden sich Branchen und Unternehmen ten- denziell schwerer tun, die stark von einer kostengetriebenen Massenproduktion abhängig sind. Wobei, auch hier gibt es genügend Anwendungsfelder, nur viel mehr im Werkzeug- bau und weniger im Endprodukt. Lantzsch: Das sehe ich auch so. Klare Gewinner der Entwick- lung sind Branchen, die auf maßgeschneiderte, hochkomplexe Bauteile angewiesen sind und die Vorteile der Flexibilität und Designfreiheit der Additiven Fertigung voll ausschöpfen kön- nen. In der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintech- nik bietet AM enorme Möglichkeiten, Bauteile zu optimieren und gleichzeitig Gewicht und Materialeinsatz zu reduzieren. Auch der High-End-Automobilbau und der Motorsport werden von den Möglichkeiten der Additiven Fertigung profitieren, insbesondere durch die Produktion leichterer und leistungs- fähigerer Komponenten. LP.PRO: Was sollten Unternehmen tun, um zu den Gewin- nern zu gehören? Lantzsch: Unternehmen, die zu den Gewinnern der Additi- ven Fertigung gehören wollen, sollten zunächst bereit sein, in Forschung und Entwicklung zu investieren. Es ist entschei- dend, die Technologie nicht als isolierte Insellösung zu be- trachten, sondern sie in bestehende Produktionsprozesse zu integrieren. Dabei spielt die Optimierung des Designs eine zentrale Rolle, denn Additive Fertigung bietet die Möglichkeit, Bauteile von Grund auf neu zu denken und zu gestalten. Un- ternehmen sollten den Mut haben, bestehende Prozesse zu hinterfragen und neue Wege zu gehen, auch wenn dies zu- nächst mit Risiken verbunden ist. Darüber hinaus empfehle ich, gezielt in die Schulung und Weiterbildung des Personals zu investieren, damit das notwendige Fachwissen aufgebaut wird, um die Technologie effektiv zu nutzen. Leuders: Ich würde Unternehmen raten, die Additive Ferti- gung strategisch zu betrachten und nicht nur die kurzfristigen Vorteile im Blick zu haben. Auch ein konstruktiver Umgang mit eventuellen Rückschlägen gehört sicherlich hierzu. Al- lerdings können technologische Eintrittsbarrieren auch sehr effektiv gesenkt werden. Bezüglich AM wurde inzwischen ein so umfassendes Know-How aufgebaut, sei es bei den Anla- genherstellern, Serviceprovidern oder natürlich auch bei For- schungseinrichtungen. Kooperationen helfen hier ungemein – Fehler müssen ja nicht unbedingt zweimal gemacht wer- den. Abschließend empfehle ich, mutig zu sein und in erste Pilotprojekte zu investieren. AM soll und kann kein Selbst- zweck sein und wird langfristig nur erfolgreich, wenn sich diese Technologie ganz konkret an den formulierten Bedürf- nissen des jeweiligen Unternehmens orientiert. LP.PRO: Danke für das Gespräch. ■ www.ilt.fraunhofer.de

Chancen und Risiken beim Arbeiten mit handgeführten Lasern Handgeführte Laser sind eine innovative Lösung zum Schneiden, Schweißen, Reinigen, Härten und Belichten von vorwiegend metallischen Werkstoffen. Seit kurzem sind diese Geräte auch in Europa zugelassen. Aufgrund des teilweise sehr geringen Arbeitsabstands zum Bediener ist eine Gefährdungsbeurteilung und Schutzausrüstung zwingend erforderlich. Beim handgeführten Laserschweißen verkürzt sich die Schweißdauer erheblich, zudem lässt sich ohne Umstände eine gute Schweißnaht erarbeiten. Dies ist aufgrund des automatischen Vorschubs und der programmierbaren Schweiß-‚Wobbel‘-Bewegung möglich. Die Anlernphase zur Bedienung ist im Vergleich zu herkömmlichen Schweißarten we- sentlich kürzer, wobei weiterhin eine fachliche Ausbildung empfohlen wird. Ein weiterer großer Vorteil ist der wesentlich geringere Wärme- eintrag beim handgeführten Laserschweißen, der folglich kaum zu Verzug der Bauteile und guten Festigkeiten führt. Beim handgeführten Laser-Cleaning gibt es ebenfalls verschiedene Programmierungen, um auf Oberflächen zum Beispiel mit Linien- oder Flächen-Geometrien für einen gleichmäßigen Abtrag zu sorgen. Die Leistungen können individuell angepasst werden und mit entsprechend hoher Einstel- lung eine schnelle Reinigung erzielen. > > > Z T U H C S R E S A L 28 e h c i l t f a h c s n e s s w s t i i e b r A , A u A B , g n u l h a r t s r e s a L S O R T , 3 9 0 - 3 0 2 V U G D , z t u h c s r e s a L - t c e t o r P : r e d l i B 2 3 1 . r N e s s i n t n n e k r E

30 Typische Abstände in Millimetern von der Bearbeitungs- position zu Körperteilen beim Umgang mit handgeführten Lasern zu Materialbearbeitung (HLG) Eindringvermögen von verschiedenen Wellenlängen in das Auge LASERSCHUTZHELM MAXIMUS Protect-Laserschutz und SureWerx haben gemeinsam den Laserschutz- helm Maximus entwickelt, der für den Wellenlängenbereich 950 bis 1100 nm mit Schutzstufe D LB7 IR LB8, zertifiziert nach EN 207, die technisch höchstmögliche Laserschutzstufen für den integrierten automatischen Laser- und Blendschutz-Filter bietet. Der farbneutrale Filter ermöglicht dem Anwender eine gute Farberkennung. Die Alukaschierung mit der Schutzstufe DIR LB8 schützt das gesamte Gesichtsfeld. Optional ist für den Maximus das vorbereitete Luftaustauschsystem PAPR erhältlich, das den Atemraum mit gefilterter Luft spült und so den Anwender vor den schädlichen Prozessgasen und Feinstaubpartikeln schützt. Im Grind-Modus für rein mechanische Arbeiten bietet der Laser- schutzhelm vor hohen mechanischen Belastungen mit mittlerer Energie, wie sie bei der Metallbearbeitung mit hohen Drehgeschwindigkeiten auftreten, sowie gegen Schmelzmetall und heiße Festkörper. Der Laserschutzhelm besitzt mit ausgeschaltetem Auto-Darkening-Filter (ADF) im GRIND-Modus eine Lichttransmission VLT von sieben Prozent, was der Schweißerschutzstufe Shade 4 entspricht. Damit ist er auch für dunklere Umgebungen geeignet. Der Laserschutz ist in jedem Arbeits- modus des Helmes vorhanden. Die ADF-Abdunklung hat sehr schnelle Schaltzeiten und ist dabei individuell von Shade 6 bis 12 einstellbar. Dank solarer Spannungsversorgung verfügt das ADF über eine lange Lebensdauer, ohne dass die Knopfzellen getauscht werden müssen. Die Frontscheibe kann bei Verschleiß durch Schweißfunken oder Kratzer ausgetauscht werden. Handgeführten Laserbearbeitungsgeräte errei- chen Leistungen zwischen 100 W für einfache Reinigung bis hin zu 3000 W für Entrostung oder Schweißarbeiten im Schiffsbau. Die Laserwellen- längen dieser Faserlaser liegen im Bereich von 950 bis 1100 nm. Dabei ist die Laserquelle in rollbaren Standgeräten eingebaut, und die La- serenergie wird über einen Lichtwellenleiter bis zum relativ leicht handhabbarem Griffstück ge- führt. Gute Fabrikate sind mit integrierten Sicher- heitsausrüstungen wie Kontaktklemme, optischer Überwachung des Schweißbades und Schnittstelle für ein Interlock-System ausgerüstet, einfachere Geräte verzichten zum Teil auf diese. Gefährdung durch offene Laser Die große Popularität der handgeführten Laser zeigt sich auch in zahlreichen Social-Media-Vi- deos, die die Vorteile anpreisen aber auch ge- fährliches Halbwissen zum Umgang mit diesen verbreiten. Äußerungen wie „Brille ist Pflicht“ oder „Die Hand wird nur warm“ sind extrem gefährliche Aussagen, die die Verletzungsgefahr der Haut verharmlosen. Der typische Abstand von der Bearbeitungspo- sition des Lasers zu den Augen beträgt 700 mm, wobei der Abstand zu den Augen bei freiem Ar- beiten mit einem handgeführten Laser deutlich

32 ein, die mit einem Schutzstufenrechner (beispielweise: protect-laserschutz.de/ de/schutzstufenrechner) ermittelt werden können. Nach dieser Berechnung kann der Anwender die richtige Laserschutz- brille auswählen. Für den Hautschutz gestaltet sich die Berechnung und Auswahl wesent- lich schwieriger, da noch keine gültige Norm für Laserschutzkleidung existiert. Ein Anhaltspunkt kann die DIN SPEC 92150 geben, jedoch kann danach kein Produkt qualifiziert, zertifiziert und ange- boten werden. Die Norm für Laserschutz- kleidung befindet sich derzeit in einem DIN-Arbeitskreis in Bearbeitung und wird voraussichtlich nicht vor 2026 zur Verfü- gung stehen. Neben der persönlichen Schutzaus- rüstung ist auch der Laser-Bearbei- tungsraum mit Laserabschirmungen wie Laserschutzvorhängen, -wänden oder -kabinen vor unbefugtem Zutritt zu schützen. Die EN 12254 unterstützt bei der Auswahl der richtigen Abschir- mung mit der Berechnung sogenannter AB-Schutzstufen, wobei diese einschrän- kend nur für Laser bis 100 W gültig ist. AB-Schutzstufen können berechnet wer- den (beispielsweise unter protect-la- serschutz.de/de/schutzstufenrechner) LP.PRO TO GO Handgeführte Laser erreichen hohe Effizienz und Präzision in der Materialbearbeitung, erfordern jedoch anspruchsvolle Sicherheitsausrüstung für den Anwender. Maßnahmen für den Augenschutz orientieren sich an europäischen Normen, während die Normen für Laser- schutzkleidung erst in Entwicklung sind. Ein neu entwickelter Schutzhelm ist speziell für den Schutz beim handgeführten Laserbetrieb optimiert worden – auch hinsichtlich des Tragekomforts. ermittelt werden, wobei die ermit- telten Schutzstufen immer auf einen Strahldurchmesser D63 von 1 mm und einer Belastungsdauer von 100 s basiert. Leistungsdichten verschiedener Strahldurchmesser Für Anwendungen mit höheren Leistungen und größeren Strahl- durchmessern ist eine individuelle Qualifizierung der Abschirmung nach EN 60825-4 vorgeschrieben, die im Rahmen eines Gutachtens den kon- kreten Anwendungsfall berücksich- tigt. Da der Strahldurchmesser sehr stark in Stabilität einer Abschirmung eingeht, sind Angaben von Kennwer- ten ohne Strahldurchmesser, wie sie vielfach auf dem Markt zu finden sind, nicht seriös nutzbar. Mit der Größe des Strahldurchmes- sers nimmt die erreichbare Leistungs- dichte rapide ab und kann aufgrund individueller Materialcharakteristi- ken der Abschirmung nicht pauschal in verschiedene Strahldurchmesser umgerechnet werden. Fazit Persönliche Schutzausrüstung für das Auge kann mit entsprechender Grundkenntnis berechnet und rich- tig ausgewählt werden, wobei Laser- schutzkleidung noch nicht zertifiziert werden kann. Mit einem multifunk- tionalen Laserschutzhelm ist der Anwender gegen Gefahren im Um- feld von handgeführten Lasern ge- schützt. Die bisherige Lösung mit einer Kombination aus einer sepa- raten Laserschutzbrille und einem darüber getragenen, konventionellem Schweißerhelm ist komplizierter, un- bequem und birgt immer das Risiko, dass der Anwender ein Produkt ver- sehentlich nicht aufsetzt und damit ungeschützt ist. ■ www.protect-laserschutz.de

I K R O S N E S O T P O 34 s e c i v e D g o l a n A : r e d l i B Stitching-Algorithmus erweitert das 3-D-Sichtfeld Dank außergewöhnlicher Fähigkeiten in der Tiefenberechnung und Infrarot- Bildgebung sind Time-of-Flight-Kameras vor allem in der Robotik beliebt. Allerdings begrenzen die komplexen optischen Systeme häufig ihr Sichtfeld und die Standalone-Fähigkeit. Ein Algorithmus zum Zusammenfügen von 3-D-Bildern löst dieses Problem. Er wurde für einen unterstützenden Host- Prozessor entwickelt und macht Cloud-Berechnungen überflüssig. AUTOREN Rajesh Mahapatra, Anil Sripadarao und Swastik Mahapatra | Analog Devices

Algorithmus für die zylindrische Projektion 36 Tiefen-Stitching-Algorithmus im Überblick Zusammengesetztes IR- und Tiefenbild mit 278° Sichtfeld Probleme bei der 2-D-Projektion Ausfüllen nicht zugeordneter Pixel Behebung des Überlappungsrauschens

weisen Verzerrungen und Bildrauschen auf. Dies beeinträchtigt die optische Qua- lität und würde sich zudem negativ auf jeden Algorithmus auswirken, der auf die Projektion angewendet wird. Die drei Hauptprobleme und deren Lösungen sind in den nachfolgenden Abschnitten do- kumentiert. Die Hauptprobleme und ihre Lösungen Projektion ungültiger Tiefenbereiche: Die Tiefendaten des ADTF3175 liefern ei- nen ungültigen Tiefenwert von 0 mm für Punkte, die außerhalb des Betriebsbereichs des Sensors (8000 mm) liegen. Dies führt zu großen leeren Bereichen im Tiefenbild und zu unvollständigen Punktwolken. Al- len ungültigen Punkten auf dem Tiefen- bild wurde ein Tiefenwert von 8000 mm (die größte von der Kamera unterstützte Tiefe) zugewiesen und damit eine Punkt- wolke erzeugt. Dies stellt sicher, dass die Punktwolke keine Lücken aufweist. 38 Vergleich der Rechenkomplexität: Herkömmliche Algorithmen und vorgestellter Algorith- mus für ein 512x512- QMP-Eingangsbild Algorithmus Durchschnittliche Gleitkommaoperationen Herkömmliches Image-Stitching 857 Millionen Vorgestelltes PCL-Tiefen-Stitching 260 Millionen Ausfüllen nicht zugeordneter Pixel: Bei der Projektion der 3-D-Punktwolke auf eine 2-D-Ebene entstehen nicht zugeord- nete beziehungsweise nicht ausgefüllte Regionen im 2-D-Bild. Viele 3-D- werden demselben 2-D-Pixel zugeordnet, sodass mehrere 2-D-Pixel leer bleiben, was zu einem Dehnungsmuster führt. Um dieses Problem zu beheben, wurde ein 3x3-Fil- ter verwendet, der die nicht zugeordne- ten Pixel mit dem durchschnittlichen IR-/ Tiefenwert der benachbarten acht Pixel mit gültigen Werten füllt. Dies führte zu einem vollständigeren Ausgabebild sowie zur Beseitigung von Artefakten. Bildrauschen aufgrund überlappender Punkte: Der zylindrische Projektionsalgo- rithmus führt dazu, dass viele der Punkte im überlappenden Bereich in der 2-D-Pro- Weiterführende Literatur [He, Yingshen, Ge Li, Yiting Shao, Jing Wang, Yueru Chen, and Shan Liu: A Point Cloud Compression Framework via Spherical Projection; 2020 IEEE International Conference on Visual Communications and Image Processing, 2020] [Topiwala, Anirudh: Spherical Projection for Point Clouds; Towards Data Science, März 2020] jektion dieselben Zielkoordinaten er- halten. Dies erzeugt Bildrauschen, da die Hintergrundpixel die Vordergrund- pixel überlappen. Um dies zu behe- ben, wird der radiale Abstand eines jeden Punkts mit dem vorhandenen Punkt verglichen, wobei der Punkt nur dann ersetzt wird, wenn sein Ab- stand zum Kameraursprung kleiner ist als der des vorhandenen Punkts. Somit werden nur die Vordergrund- punkte beibehalten, und die Projek- tionsqualität steigt. Fazit: Für Edge-Systeme geeignet Dieser Algorithmus kann Bilder von verschiedenen Kameras mit weniger als 5° Überlappung zusammenfügen – im Gegensatz zu herkömmlichen Algorithmen, die mindestens 20° be- nötigen, um Schlüsselpunkte abzu- gleichen. Der Ansatz erfordert sehr wenig Rechenaufwand, was ihn zu einem Kandidaten für Edge-Systeme macht. Die Integrität der Tiefendaten bleibt nach dem Zusammenfügen er- halten, da es nicht zu Bildverzerrun- gen kommt. Diese Lösung unterstützt darüber hinaus die modulare Imple- mentierung der ADTF3175-Sensoren, um das gewünschte Sichtfeld mit ge- ringem Verlust zu erhalten. Die Erweiterung des Sichtfelds ist nicht auf die horizontale Dimen- sion beschränkt. Dieselbe Methode kann auch zur vertikalen Erweite- rung verwendet werden, um so eine echte sphärische Sicht zu erhalten. Die Lösung läuft auf einer Arm-V8- Sechskern-Edge-CPU mit 10 fps für vier Sensoren, die ein Sichtfeld von 275° liefern. Mit nur zwei Sensoren erhöht sich die Bildrate auf 30 fps. Einer der Hauptvorteile dieses Ansatzes ist der massive Gewinn an Rechenleistung – mehr als eine Ver- dreifachung bei grundlegenden Be- rechnungen, siehe Tabelle. ■ www.analog.com

I G N U G T R E F K T P O I 40 h s a l p s n U / r e l l i H k c i N , e i g o l o n h c e T - T A O : r e d l i B Spotwerkzeuge von OAT sind weltweit in der Gleitsicht- Brillenoptik sowie in der Präzisionsoptik im Einsatz

42 Weit verbreitete Asphären-Applikation: individuell optimierte Gleitsicht-Brillengläser unterliegen die Polierergebnisse wie- der größeren Abweichungen, die den tolerierbaren Rahmen sprengen. Für Lutz Küpper, der als Maschi- nenbauingenieur beim Brillenherstel- ler Rodenstock bereits maßgeblich an der Entwicklung der ersten Polierrä- der in den 90er-Jahren beteiligt war, wurde schnell klar: Um die hohen Anforderungen an die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Polierwerkzeuge zu erfüllen, muss man bei der Fertigungstechnik an- setzen. Unter dem Dach von OAT- Technologie realisiert er seit 2008 daher ein besonderes Herstellprin- zip für Polierräder sowie seit 2015 auch für Poliermembranen. „Da- bei wird der Polierbelag aus Poly- urethan – PU – in das Material des Grundkörpers eingespritzt“, erläutert Küpper. „Es entsteht eine Verbindung auf Molekularebene, die jegliche Ver- wendung empfindlicher Klebstoffe überflüssig macht.“ Weil die Werk- zeuge dabei in einer Form hergestellt werden, verfügen sie über eine sehr hohe Formgenauigkeit, was letztlich die Voraussetzung für die erforderli- che Reproduzierbarkeit bei den Po- lierergebnissen ist. Anwendungen in der Asphärentechnologie Heute sind die Spotwerkzeuge von OAT weltweit in der Gleitsicht-Bril- lenoptik sowie der Präzisionsoptik im Einsatz. Aufgrund ihrer Robust- heit und höheren Standzeit eignen sich Polierräder dabei besonders gut zum Bearbeiten von asphäri- schen Brillengläsern: Sie stellen eine wirtschaftliche Lösung für eingefah- rene Prozessabläufe mit bekannten ungeeignet für biometrische Gleitsicht- gläser, die heutzutage innerhalb kürzes- ter Zeit herstellbar sein müssen. Besondere Herstelltechnik für Spotwerkzeuge „Um den ungleichmäßigen Polierabtrag bei Freiformoptiken zu reduzieren, ver- kleinerte man die Kontaktfläche zum Werkstück mithilfe sogenannter Spot- werkzeuge auf maximal 5 bis 8 mm“, erklärt Küpper. „Durch die exakte Berech- nung und Steuerung einer CNC-Maschine lassen sich beliebige asphärische Flächen auf diese Weise geometriegetreu polie- ren.“ Allerdings ergibt sich daraus eine neue Herausforderung für die Fertigungs- technik: Um die aufwendigeren CNC-An- lagen rentabel zu betreiben, musste die bisherige Polierzeit von 40 auf rund vier Minuten verringert werden. In Kombi- nation mit der Verkleinerung der Werk- zeugfläche trifft im Wirkspalt folglich ein Vielfaches an Energie auf das Glas. Neben dem hohen mechanischen Druck entste- hen dort Prozesstemperaturen von mehr als 200 °C. Herkömmliche Klebstoffe, mit- hilfe derer der Polierbelag üblicherweise auf den Grundkörper der Polierräder oder -membranen aufgebracht wird, versprö- den unter diesen Bedingungen. Dies macht nicht nur häufige Maschinenstill- stände und Werkzeugwechsel notwendig, sondern mindert auch die Formstabilität der Spotwerkzeuge selbst. In der Folge

Unterer CIS-Sensor mit zwei LED-Reihen auf beiden Seiten der Fotozellenlinie. Rechts davon befindet sich der zusätzlich installierte Leuchtbalken. I G N R E E N G N E I 44 r a p m o C , h t a r l l o V s u a l K : r e d l i B

46 Eine im Patch-Modus beidseitig mit graphit- haltiger Anodenmasse beschichtete Kupferfolie CIS-Sensoren verhindern die falsche Ausrichtung der Beschichtungen auf der Ober- und Unterseite der Folie verhindert

48 Kopierern ist die Scangeschwindigkeit; denn das mit bis zu 10 m/min durchlaufende Band muss mit einer Abtastrate von fast 4 MHz er- fasst werden. Ein weiteres wichtiges Kriterium bei der Auswahl eines Sensors ist die Fähigkeit, schwierige Kontrastverhältnisse von metal- lisch glänzend und spiegelnd bis zu matt- schwarz absorbierend bewältigen zu können. Deshalb war im vorliegenden Fall eine zusätz- liche Ausstattung mit einem schräg angeord- neten Lichtbalken erforderlich. Pro Anlage kommen zwei derartige Systeme zum Einsatz, je eines für die Oberseite beziehungsweise die Unterseite des Bands. Hierbei vermisst der obere Sensor sowohl die Bandkantenlage als auch die Breite der Beschichtungen, wäh- rend der untere Sensor lediglich die Bandpo- sition überwacht. Sensorik aus China, Know-how aus der Schweiz „Ein geeigneter Sensor findet sich im Produkt- programm eines chinesischen Herstellers“, erinnert sich Brand. Entscheidende Voraus- setzung für die Wahl war – zusätzlich zur Erfüllung der erforderlichen Hardwareeigen- schaften – die umfassende Engineering-Unter- stützung durch dessen Schweizer Vertretung, den Systemintegrator für Machine Vision und LP.PRO TO GO In Zusammenarbeit mit dem Systemintegrator Compar entwickelte der Schweizer Maschinenbauer Mathis eine maßgeschneiderte Lösung, die für hohe Präzision im Produktionsprozess von Li-Ionen-Akkus sorgt. Mathis verwendet Contact-Image-Sensoren zur exakten Positionskontrolle der Beschichtungen auf Anoden- und Kathodenfolien, damit sich die engen Toleranzen im Fertigungsprozess einhalten lassen. Neben den Toleranzen stellten die hohe Bandgeschwin- digkeit im Produktionsprozess, die Breite der beschich- teten Folien sowie schwierige Kontrast verhältnisse eine besondere Herausforderung dar. Robotik Compar aus Freienbach. Com- par bietet hierfür die Softwareplattform Visionexpert an, die variabel für unter- schiedlichste Aufgaben im Bereich Bilder- fassung und optischer Fehlererkennung eingesetzt werden kann. Nach der Kontaktaufnahme Mitte 2022 wurde im August eine erste Be- stellung aufgegeben. Daran schloss sich eine mehrmonatige Entwicklungszusam- menarbeit an, die zur beidseitigen Zu- friedenheit verlief. Compar stellte die CIS-Sensoren fertig auf die Aufgaben- stellung ein, sodass später keine Kalib- rierung mehr erforderlich war. Darüber hinaus wurde die Software für die opti- male Einstellung der Beleuchtung, die Bildauswertung und die Umsetzung in Steuersignale für die Korrektur der Band- position auf den Walzen realisiert. Eine erste Bestellung über eine mit CIS-Sensor bestückte Pilot-Beschich- tungsanlage konnte Mathis im Januar 2023 hereinholen. Das CIS-System ver- blieb nach der Lieferung zunächst für zwei Monate bei Compar, um dort die optimale Einstellung für unterschiedliche Folien sowie Beschichtungsvarianten he- rauszuarbeiten. Dies betraf insbesondere auch die Beleuchtung, für die ein zusätz- licher Leuchtbalken in Schräganordnung installiert wurde. Anschließend wurde das System auf der Pilotanlage montiert. Hier übernahm die Softwareabteilung von Mathis die Integration der von der CIS- Steuerung kommenden Signale in die SPS der Bandanlage. Die interne Abnahme der funktions- fähig montierten Linie erfolgte im Mai 2023. Die Freigabe beim Kunden fand nach erfolgreich bestandenem Factory Ac- ceptance Test (FAT) im Dezember 2023 statt. Der CIS-Sensor funktioniert seit dem ersten Einbau problemlos. Inzwi- schen wird bei Mathis bereits eine zweite Linie mit dieser Sensorik bestückt, und vier weitere Projekte sind bereits in der Pipeline. ■ www.compar.ch www.mathisag.com

Wärmebildkamera mit manuell einstellbarer Optik Laserleistungen bis 150 kW messen Anwendungen lie- gen in allen Berei- chen der Qualitäts- sicherung, bei der Entwicklung von Baugruppen wie auch bei der Fehler- suche an industriel- len Anlagen E T K U D O R P 50 Der neue Hochleistungslasersensor Ophir 150K-W von MKS Instruments misst nach Aussage des Herstellers zu- verlässig und präzise sehr hohe Laserleistungen zwischen 10 kW und 150 kW. Ein wassergekühlter thermischer Sen- sor erfasst den Spektralbereich von 900 bis 1100 nm bei ei- ner den Angaben zufolge extrem niedrigen Rückstreuung von weniger als 0,5% für erhöhte Sicherheit während des Messvorgangs. Der Hochleistungssensor beinhaltet zwei Komponenten: eine Strahlfalle, um den leistungsstarken Laserstrahl zu absorbieren und die Wärme zu verteilen, und eine Messeinheit, um die Leistungslevel zu erfassen. c i n o r t c e E l d l i : B d a r n o C Mit der Voltcraft WB-430 bietet Conrad Electronic eine Wärmebildkamera mit Bolo- metermatrix, die über eine Auflösung von 384 x 288 Pi- xeln verfügt und 50 Hz Bild- wiederholfrequenz erreicht. Die Optik ist nach Angaben des Anbieters manuell ein- stellbar für Messungen sowohl auf sehr kurzen als auch auf großen Distanzen. Zur Auswahl stehen zudem zwölf Farbskalen. Der Temperaturmessbereich reicht von -20 °C bis +650 °C. s t n e m u r t s n I S K M : d l i B Der integrierte Touchscreen der WB-430 ermöglicht so- wohl die Einstellung sämtlicher Parameter als auch eine klare Darstellung: Das Bild der 2-Megapixel-Digitalkamera kann dazu mit dem Wärmebild überlagert werden. Dieses Kombinationsbild soll die Orientierung, besonders bei elek- tronischen Schaltungen, erheblich erleichtern. Übertragung und Speicherung der Daten erfolgt nach Angaben des Anbieters über den USB-Typ-C-Anschluss der Kamera oder über WLAN. Zusätzlich verfügt die Kamera über einen internen 3,5-GB-Speicher und einen MicroSD- Karten-Slot. Außerdem unterstützt die Kamera Live-Video- ausgaben über Wifi. Die Auswertungen und Analysen der Messergebnisse lassen sich am Tablet und Smartphone mit kostenloser App oder am Computer vornehmen. Laut An- bieter wird die Kamera auf Wunsch von akkreditierten La- boren kalibriert. Die Messapertur des Sensors beträgt 200 mm Das Messgerät verfügt zudem über eine RS232- sowie eine Smart-Connector-Schnittstelle, um darüber Anzeigegeräte von Ophir wie Centauri, StarBright oder StarLite anzuschlie- ßen. Weitere smarte Ophir-Anzeigegeräte, zum Beispiel Juno und Juno+, können als kompakte USB-PC-Schnittstellen und Juno-RS, Pulsar oder Quasar als virtuelle Energie- und Leistungsmessgeräte eingebunden werden. Auch der EA- 1-Ethernet-Adapter lässt sich dem Hersteller zufolge mit dem Ophir-150K-W-Hochleistungssensor verwenden. Applikationen liegen beispielsweise beim Laserschwei- ßen und -schneiden in der industriellen Produktion oder auch bei der Entwicklung und beim Test neuer leistungs- starker Faserlaser. WEITERE INFORMATIONEN WEITERE INFORMATIONEN

I S N H C I E Z R E V N E L L E U Q S G U Z E B 52 Lasertechnik Laser-Strahlquellen Faserlaser FRAUNHOFER – INSTITUT FÜR LASERTECHNIK ILT Steinbachstraße 15 D-52074 Aachen Tel.: +49 (0)241 8906-0, Fax: -121 www.ilt.fraunhofer.de info@ilt.fraunhofer.de TRUMPF Laser- und Systemtechnik SE Johann-Maus-Straße 2 D-71254 Ditzingen Tel.: +49 (0)7156-303 30862 info@trumpf.com, www.trumpf.com Spetec GmbH Laserschutz – Reinraumtechnik Tel.: +49 8122 95909-0 Fax: +49 8122 95909-55 spetec@spetec.de www.spetec.de Laser- Strahlführungssysteme Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH Arzbergerstraße 10 D-82211 Herrsching Tel.: +49 (0)8152 375-100 info@hamamatsu.de www.hamamatsu.de Luxinar GmbH Röntgenstraße 6, D-21465 Reinbek Tel.: +49 (0)40 883624-60 sales.de@luxinar.com www.luxinar.com Soliton Laser- und Messtechnik GmbH Talhofstraße 32, D-82205 Gilching Tel.: +49 (0)8105 77920 info@soliton-gmbh.de www.soliton-gmbh.de TRUMPF Laser- und Systemtechnik SE Johann-Maus-Straße 2 D-71254 Ditzingen Tel.: +49 (0)7156-303 30862 info@trumpf.com, www.trumpf.com Laser-Systemkomponenten BUSCH Microsystems GmbH Hochpräzise Positioniersysteme für dynamische Laseranwendungen www.busch-microsystems.de Tel.: +49 671 2013310 FLEXA GmbH Kabelschutzsysteme Darmstädter Straße 184, D-63456 Hanau Tel.: +49 (0)6181 677-0 www.flexa.de info@flexa.de Laser-Strahlenschutz LASERVISION GmbH & Co. KG Würzburger Straße 152 D-90766 Fürth Tel.: +49 911 9736-8100 Fax: +49 911 9736-8199 info@lvg.com www.uvex-laservision.de PROTECT-Laserschutz GmbH Mühlhofer Hauptstraße 7 D-90453 Nürnberg Tel.: +49 (0)911 96 44 31-0, Fax: -181 info@protect-laserschutz.de www.protect-laserschutz.de Föhrenbach GmbH Positionier-Systeme Lindenstraße 34 D-79843 Löffingen-Unadingen www.foehrenbach.com Lasermaterial- bearbeitung Laser-Schweißen LASERVISION GmbH & Co. KG Würzburger Straße 152 D-90766 Fürth Tel.: +49 911 9736-8100 Fax: +49 911 9736-8199 info@lvg.com www.uvex-laservision.de LASERVORM GmbH Lasermaschinenbau, Laserlohnfertigung und Service für Schweißen, Härten und Auftragsschweißen. www.laservorm.com, Altmittweida

Laser- Fertigungstechnik Systemperipherie der Laser-Fertigungstechnik OWIS GmbH Optische Strahlführungssysteme und Positionierer Im Gaisgraben 7, D-79219 Staufen i. Br. www.owis.eu Gautinger Straße 45, D-82061 Neuried www.dnpt.de info@dnpt.de Tel.: +49 (0)89 7248 150-0 Leistungsstarke Peltier Umlaufkühlsysteme, hochwertige Peltier-Module & TEC-Controller Soliton Laser- und Messtechnik GmbH Talhofstraße 32, D-82205 Gilching Tel.: +49 (0)8105 77920 info@soliton-gmbh.de www.soliton-gmbh.de HYDAC Thermo Systems GmbH Winterbruckenweg 30 D-86316 Friedberg Tel.: +49 (0)821 74771-4 www.hydac.com Optoelektronische Mess- und Analysesysteme Luftreinhaltung OWIS GmbH Optische Strahlführungssysteme und Positionierer Im Gaisgraben 7, D-79219 Staufen i. Br. www.owis.eu Donaldson BOFA Rauchabsaugung + Filtrierung Tel.: +44 (0)1202 699 444 bofavertrieb@donaldson.com www.donaldsonbofa.com I S N H C I E Z R E V N E L L E U Q S G U Z E B 54 BUSCH Microsystems GmbH Hochpräzise Positioniersysteme für dynamische Laseranwendungen www.busch-microsystems.de Tel.: +49 671 2013310 LMB Lösungen für optimale Produktionsabläufe LMB Automation GmbH Schmölestraße 13, D-58640 Iserlohn Tel.: +49 (0)2371 152-200, Fax: -290 maschinenbau@lmb-gruppe.de www.lmb-gruppe.de OWIS GmbH Optische Strahlführungssysteme und Positionierer Im Gaisgraben 7, D-79219 Staufen i. Br. www.owis.eu Dienstleistungen der Laser-Fertigungstechnik 3D-Micromac AG Micromachining Excellence www.3d-micromac.com sales@3d-micromac.com Tel.: +49 371 40043-222 Mess- und Prüftechnik Yokogawa Deutschland GmbH Test & Measurement Niederlassung Deutschland Gewerbestraße 17 D-82211 Herrsching Tel.: +49 8152 93100 info.herrsching@yokogawa.com www.tmi.yokogawa.com/de Laser-Zubehör Fuchs Umwelttechnik Produktions- und Vertriebs GmbH Gassenäcker 35 - 39 D-89195 Steinberg Tel.: +49 (0)7346 96140 info@fuchs-umwelttechnik.com www.fuchs-umwelttechnik.com TBH GmbH Heinrich-Hertz-Straße 8 D-75334 Straubenhardt Tel.: +49 7082 9473-0 info@tbh.eu Laser-Mess- und -Prüfsysteme Laserkühlung FRAUNHOFER – INSTITUT FÜR LASERTECHNIK ILT Steinbachstraße 15 D-52074 Aachen Tel.: +49 (0)241 8906-0, Fax: -121 www.ilt.fraunhofer.de info@ilt.fraunhofer.de DELTATHERM Hirmer GmbH Bövingen 122, D-53804 Much Tel.: +49 2245 6107-0, Fax: -10 info@deltatherm.de www.deltatherm.de

LWL – Komponenten FLEXA GmbH Kabelschutzsysteme Darmstädter Straße 184, D-63456 Hanau Tel.: +49 (0)6181 677-0 www.flexa.de info@flexa.de LMB Lösungen für optimale Produktionsabläufe LMB Automation GmbH Schmölestraße 13 D-58640 Iserlohn Tel.: +49 (0)2371 152-200, Fax: -290 maschinenbau@lmb-gruppe.de www.lmb-gruppe.de fiberware GmbH Bornheimerstraße 4, D-09648 Mittweida Tel:+49 3727 613335 E-Mail: sales@fiberware.de E-Mail: na@fiberware.de www.fiberware.de LightGuideOptics Germany GmbH Werner-von-Siemens-Straße 39 D-53340 Meckenheim Tel.: +49 2225 7095-320 sales@lightguide.de www.lightguide.de I S N H C I E Z R E V N E L L E U Q S G U Z E B 56 2000 Northeast Expressway Norcross, GA 30071 USA www.ofsoptics.com ufetzer@ofsoptics.com Tel.: +49 7024 8689300 Laser-Systeme und -Systemtechnik SWS-Laser Solutions GmbH Wildmoos 3b D-82266 Inning am Ammersee Tel.: +49 (0)8143 9997920 info@swslaser.de FRAUNHOFER – INSTITUT FÜR LASERTECHNIK ILT Steinbachstraße 15 D-52074 Aachen Tel.: +49 (0)241 8906-0, Fax: -121 www.ilt.fraunhofer.de info@ilt.fraunhofer.de 3D-Laserscanning Entspiegelungsspray Helling GmbH Spökerdamm 2 D-25436 Heidgraben Tel.: +49 (0)4122 922-0 Fax: +49 (0)4122 922-201 info@helling.de www.helling.de Laser-Medizintechnik CeramOptec GmbH Siemensstraße 44 D-53121 Bonn Tel.: +49 (0)228 97967-0 sales@ceramoptec.com www.ceramoptec.com LWL – Lichtwellenleiter Programmiersysteme CeramOptec GmbH Siemensstraße 44 D-53121 Bonn Tel.: +49 (0)228 97967-0 sales@ceramoptec.com www.ceramoptec.com CAM-Service GmbH Tel.: +49 (0)511 97 93 97 90 info@cam-service.com www.cam-service.com 2D + 3D Laser Software Systemintegration LWL-Sachsenkabel GmbH Hauptstraße 110, D-09390 Gornsdorf Tel.: +49 (0)3721 3988-0 anfrage@sachsenkabel.de www.sachsenkabel.de BUSCH Microsystems GmbH Hochpräzise Positioniersysteme für dynamische Laseranwendungen www.busch-microsystems.de Tel.: +49 671 2013310 Nähere Informationen Felchner-Medien GmbH Mediaberatung | Andrea Dyck Tel.: +49 8341 96617-84 | ad@felchner-medien.de lppro.felchner-medien.de

. . 5 3 2 2 0 0 2 2 2 2 0 0 E E B B A A G G S S U U A A U U A A H H C C S S R R O O V V 58 58 Schwerpunktthema Laser ja oder nein – in der Mikrobearbeitung s c i n o t o h P r a s l u P : d l i B Immer höhere Forderungen an die Leistungsdichte in technischen Bauteilen treiben die Miniaturisierung voran. In Industriezweigen wie der Elektronik und Halbleitertechnik, der Medizintechnik oder der Mikro- mechanik sind Hersteller folglich auf der Suche nach hochleistungsfähigen Verfahren für die Mikroma- terialbearbeitung. Laserverfahren stehen hier in Kon- kurrenz zu Methoden wie der Mikrogalvanik oder dem Mikroätzen. Ob aber chemisch, elektrochemisch oder optisch, jede der Techniken hat ihre Vorteile und ihre Grenzen. Wie können Anwender fundiert und zuverlässig ent- scheiden, welches Verfahren das passende für ihr Pro- blem ist? In der Aprilausgabe stellen wir drei Verfahren zur Mikromaterialbearbeitung gegenüber. Im Detail werden die verschiedenen erzielbaren Spezifikationen, die zu erreichenden Flächen und die Bearbeitungs- limits der Methoden aufgezeigt. Redaktionsschluss: 06.03.2025 Anzeigenschluss: 20.03.2025 Nutzen Sie die Jubiläumsrabatte für Ihre Werbung in unserer April-Ausgabe! WEITERE INFORMATIONEN Die nächste Ausgabe der LP.PRO erscheint am 07.04.2025 Felchner Medien GmbH Alte Steige 26, D-87600 Kaufbeuren Tel. +49 8341 871401, Fax +49 8341 871404 info@felchner-medien.de www.felchner-medien.de Heraus ge ber | Geschäftsführer Dipl.-Kfm. Mark-Oliver Felchner mof@felchner-medien.de Verlagsleitung Sylvia Felchner sf@felchner-medien.de Redaktion Chefredakteur: Dr. Matthias Laasch Stellv. Chefredakteur: Dr. Matthias Gerlach redaktion@felchner-medien.de Anzeigenleitung Andrea Dyck ad@felchner-medien.de Social-Media-Admin Julia Pagelkopf jp@felchner-medien.de Mediadisposition | Abonnentenservice Tanja Fiedler tf@felchner-medien.de Leserservice VU SOLUTIONS GmbH & Co. KG Große Hub 10, D-63344 Eltville am Rhein Tel. +49 6123 9238-249, Fax +49 6123 9238-244 LP.PRO@vuservice.de Erscheinungsweise 6 x jährlich (inkl. MwSt. und Versand) (o. MwSt. inkl. Versand) Druckauflage | E-Paper 6.000 Exemp la re | 5.775 Exemplare IV. Quartal 2024 Angeschlossen an die Informationsgemeinschaft zur Feststellung der Verbreitung von Werbeträgern – Sicherung der Auflagenwahrheit Bezugspreise – Jahresabonnement Inland € 125,00 Ausland € 135,00 E-Paper (Inland /Ausland) € 112,00 ISSN 0938-9172 Die Mitglieder des OptecNet e.V. erhalten die Publikation im Rahmen der Mitgliedschaft. Bankverbindung Kontoinhaber: Felchner Medien GmbH IBAN DE25 7335 0000 0010 4127 81 BIC BYLADEM1ALG Druck Holzmann Druck GmbH & Co KG Gewerbestraße 2, D-86825 Bad Wörishofen Es gilt die Preisliste Nr. 40 vom 01.01.2025 Annahmebedingungen für redaktionelle Beiträge Das Fachmagazin LP.PRO kann nur Beiträge annehmen, die uneingeschränkt geistiges Eigentum des Verfassers sind. Es werden weiter an die Annahme von Manuskripten folgende Bedingungen geknüpft: 1. Die Redaktion nimmt nur Originalbeiträge an, außer sie er- sucht selbst um die Erlaubnis zum Nachdruck. 2. Der Artikel darf nicht gleichzeitig in redaktionell geänderter Form, aber fachlich gleichem Inhalt an anderer Stelle veröffentlicht werden, ohne dass die Zustimmung der Redaktion eingeholt wurde. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Gewähr übernommen. Nachdruck ist nicht gestat tet. Die mit dem Namen des Verfassers gezeichneten Artikel stellen nicht unbedingt die Meinung von LP.PRO dar. Es kann keine Gewähr dafür über- nommen werden, dass die in diesem Fachmagazin veröffent- lichten Geräte, Anlagen, Schaltungen und Verfahren sowie die m u s s e r p m im Text genannten Warenangaben frei von Rechten Dritter sind. I

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