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Vorschau Ausgabe 05.2025 + Impressum
FUTURE PHOTONICS. SINCE 1985. JOURNAL. NEWSLETTER. BLOG. PODCAST . . m o c e b o d a k c o t s – r e l l e S _ t s e B ©
EDITORIAL Photonics Ahead! Zukunftstechnologien in der Photonik sind auch in dieser Ausgabe wieder Thema unserer Rubrik FUTURE PHOTONICS im Jubilä- umsjahr der LP.PRO. Im Interview ab Seite 22 sprechen wir mit Professor Constantin Häfner, einem Experten für Forschung und Entwicklung im Bereich optischer Zukunftstechnologien. Seit Feb- ruar dieses Jahres ist Häfner Vorstand für Forschung und Transfer der Fraunhofer-Gesellschaft. Zuvor leitete er für fünf Jahre lang das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen. Häfners klares Statement lautet: Der Laser hat noch lange nicht das Ende seiner Innovationsmöglichkeiten erreicht. Im Gespräch erläutert Constantin Häfner anhand von Beispielen, wo er die Zukunft der Lasertechnik sieht und wo sie bereits begonnen hat. Neuartige Metalinsen sind Gegenstand des zweiten Beitrags, ab Seite 26, in unserer Jubiläumsrubrik. Forschende der ETH Zürich aus der Schweiz sehen Lithiumniobat als Zukunftsmaterial für op- tische Linsen. Diese werden sich im Gegensatz zu heutigen Linsen extrem miniaturisieren und zusätzlich mit speziellen optischen Ei- genschaften versehen lassen. Ein großer Vorteil wird außerdem in der günstigen Massenproduktion mittels Stempelmethode gesehen, die von den Forschenden als Fertigungsmethode untersucht wurde. Unser dritter FUTURE-PHOTONICS-Beitrag zeigt, wie Fortschrit- te in der Grundlagenforschung zu unvorhergesehenen Innovatio- nen führen können. Im Interview ab Seite 28 berichten Professor Malte Gather und Dr. Andreas Mischok von der Universität Köln darüber, wie sie ein grundlegendes Problem heutiger optischer Filter – nämlich die starke Abhängigkeit der Filterwirkung vom Einfallswinkel des Lichts – überwunden haben. Die neuartigen Polariton-Filter enthüllten Eigenschaften, die selbst ihre Erfinder überraschten. Zudem sind die erste Schritte zur Markteinführung dieser Filtertechnologie bereits getan. Viel Vergnügen bei der Lektüre dieser Ausgabe von LP.PRO wünscht Ihnen Dr. Matthias Gerlach Stellv. Chefredakteur J E N A 2 4 . - 2 5 . 0 9. 2 0 2 5 sales@fiberware.de fiberware.de
Inhalt L E T I T 06 Automotive-Displays verstehen: LCD, OLED, Micro-LED 21 26 FUTURE PHOTONICS Standpunkt Lasertechnik: Laserfusion und Zukunftstechnologien Metalinsen mit außergewöhn- lichen Eigenschaften 28 Standpunkt Optik: Winkel- unabhängige Interferenzfilter 22 INTERVIEW Constantin Häfner: Laser und ihre Perspektiven 26 OPTIK Ultraflache Linsen- technologie MATERIALBEARBEITUNG 34 Kontaktlos, präzise, flexibel: Laser statt Stanzwerkzeug OPTIK-WERKSTOFFE 40 Mehr Materialvielfalt: Lambertsche Streuung an Quarzglasdiffusoren WÄRMEBILDGEBUNG 44 Mit Thermografie zu effizienterer Elektronikkühlung 11 NACHRICHTEN Sonplas gründet USA-Tochtergesellschaft 11 12 Zeiss würdigt Spitzenforschung in Optik und Photonik Quantenoptik: Tim Bartley erhält erneut ERC Grant 12 Toptica gewinnt Innovationspreis 13 30 Jahre im Dienste der Materialwissenschaft 14 FORSCHUNG & ENTWICKLUNG Nanostrukturen versprechen bessere Wettervorhersagen 16 Spiegelchips für jede Aufgabe 17 Photonischer Quantenchip verbessert maschinelles Lernen a r i s p O , r i l F , s a l p n o S , h c i r ü Z H T E / s t l a T . Ü , T L I r e f o h n u a r F , m o c . e b o d a . k c o t s – в о к и н т е ш е Р л и а х и М © : r e d l i B
34 LASERSCHNEIDEN Alternative zu Stanzwerkzeugen 44 THERMOGRAFIE Elektronikkühlung unter dem Mikroskop 40 KOMPONENTEN Neues Material für Diffusoren 18 20 Maschinelles Lernen vereinfacht Laserprozesse der Industrie Multiresistente Erreger mit UV-Licht gezielt bekämpfen PRODUKTE 31 Laserschweißen ohne Laserschutzzelle 32 32 Ultrakurzpuls-Laserdiodentreiber Adressiert sämtliche Schritte der Batteriefertigung 33 Industrietaugliche UV-LED-Aushärtung 33 Schneller bohren, präziser steuern 38 Komplettlösung für die Kamera-Fokusmessung Diffraktive Diffusoren und Strahlteiler 38 39 IDS integriert Sony IMX900 in uEye- Low-Cost-Modelle 39 Thermografieanalyse beim Laserkunststoffschweißen 43 IR-Gasleckdetektor 43 46 Longpass-Filter für die Raman- Hexapod für industrielle 24/7-Prozesse Spektroskopie 46 XYZ-Werkzeugpositionierung auf großer Fläche Mehrkamerasystem im Taschenbuchformat 47 47 UV-Industrielaser mit hoher Lebensdauer 53 Faserspleißgerät mit Endflächenanzeige RUBRIKEN 03 Editorial 48 Bezugsquellenverzeichnis 53 Partner dieser Ausgabe 54 Vorschau LP.PRO 05.2025 54 Impressum
Automotive-Displays verstehen: LCD, OLED, Micro-LED Immer größer und heller, mit immer mehr Kontrast und Formenviel- falt: Bildschirme prägen heute den Fahrzeuginnenraum als Tacho, fürs Infotainment oder als Rückspiegelersatz. Die technischen Grundlagen der verschiedenen Displayarten unterscheiden sich erheblich. Ein tiefer Blick in die Ansteuerelektronik zeigt, worauf es bei TFT-LCD-, OLED- und Micro-LED-Displays für das Auto ankommt. AUTOR Yujie Bai | Senior Applications Engineer, Analog Devices Displays müssen im Automobil- umfeld deutlich mehr leisten als in der Unterhaltungselek- tronik. Neben Bildqualität, Kontrast und Farbdarstellung stehen hier vor allem Beständigkeit, zu- verlässige Funktion und Energieeffizienz im Fokus. Derzeit dominieren TFT-LCDs das Autointerieur, doch OLED- und Mi- cro-LED-Displays bringen sich in Stellung – jede dieser Technologien mit ihren ei- genen Vorteile und technischen Grenzen. Technischer Aufbau im Vergleich TFT-LCDs benötigen eine Hintergrund- beleuchtung und verwenden Flüssigkris- talle, die zwischen zwei Glassubstraten eingeschlossen sind. Das untere Substrat enthält die Transistorstruktur, die TFTs, während das obere als Farbfilter dient. Die naturgemäß ungeordneten Flüssigkris- talle lassen sich mithilfe der Transis- toren und eines elektrischen Felds ausrichten, wodurch sie die Polari- sation des hindurchtretenden Lichts – und über einen Polarisationsfilter dessen Intensität – steuern. Änderun- gen im Stromfluss durch die Transis- toren beeinflussen das elek trische Feld, die Ausrichtung der Kristalle, die Polarisationsänderung und letzt- lich die Helligkeit des betreffenden Pi- xels. Über jedem Pixel liegen Farbfilter für Rot, Grün oder Blau. Je nachdem, wie stark das Licht moduliert wird, erscheint der Bildpunkt heller oder dunkler in der jeweiligen Farbe. OLED-Displays dagegen brauchen keine Hintergrundbeleuchtung. Zwi- schen zwei Metallelektroden liegt eine organische Leuchtschicht auf ei- nem ITO-Trägersubstrat (Indium Tin Oxide). Unter elektrischer Spannung L E T I T 06 m o c . e b o d a . k c o t s – в о к и н т е ш е Р л и а х и М © , s e c i v e D g o l a n A : r e d l i B
07 werden Ladungsträger mit kontrolliertem Volumen und kontrollierter Geschwin- digkeit in die Leuchtschicht injiziert, so- dass die OLEDs Licht emittieren. Mittels unterschiedlicher organischer Materia- lien lassen sich die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau direkt erzeugen. OLED- Displays sind demzufolge besonders dünn und energieeffizient; sie bieten eine her- vorragende Farbwiedergabe sowie aus- gezeichneten Kontrast. Micro-LED-Displays arbeiten mit Ar- rays aus mikroskopisch kleinen LEDs. Die Chips messen typischerweise weni- ger als 50 µm. Somit können rote, grüne und blaue Lichtquellen in einem einzi- gen Bildpunkt integriert werden, sodass weder Farbfilter noch Flüssigkristalle er- forderlich sind. Micro-LED-Displays sind sehr hell; sie erreichen eine exzellente Schwarzdarstellung und sehr gute Ener- gieeffizienz. Eigenschaften und Grenzen der Technologien TFT-LCDs sind derzeit die kosten- günstigste Lösung für Fahrzeug- displays. Sie erreichen eine solide Bildqualität, sind ausgereift und in großer Zahl verfügbar. Die sehr dün- nen OLED-Displays punkten mit her- vorragender Farbdarstellung, hohem Kontrast und variabler Formgebung. Allerdings sind bei statischen Bildern sogenannte Einbrenneffekte möglich, und ihre Lebensdauer liegt unterhalb der von LCDs. Micro-LED-Displays zeichnen sich durch große Helligkeit, tiefe Schwarz- töne, hohe Energieeffizienz und De- signfreiheit aus. Noch gelten sie als kostenintensiv, vor allem aufgrund aufwendiger Fertigungsprozesse; per- spektivisch könnten sie jedoch LCDs > > > und OLEDs ablösen.
Schematischer Aufbau eines TFT-LCD-Displays: Steuerung über Flüssigkristalle und Farbfilter. OLED-Pixel leuchten selbst; die Displays kommen daher ohne Hinterleuchtung aus 08 Micro-LED-Displays kombinieren Helligkeit und Kontrast mit Spielraum im Design Konvertionelle Schaltung für einen Pixeltreiber 1T2C-Schaltung zur Pixelansteuerung in OLED- oder Micro-LED-Displays Komplexe Pixeltreiber, etwa in 7T1C-Schal- tung, können Alterungseffekte bei OLED- und Micro-LED-Displays kompensieren Ansteuersequenz von 7T1C-Kompensationspixeln: (a) Initialisierung, (b) Kompensation und (c) Emission
Die Tabelle auf der nächsten Seite zeigt wesentliche Unterschiede im Überblick. Pixeltreiber: Schaltungstechnik im Detail Verschiedene Farben werden durch Mi- schen von Rot, Grün und Blau synthe- tisiert. Jeweils drei Subpixel werden in einem Bildpunkt verwaltet und kombi- niert. Die Ansteuerung erfolgt je nach Technologie unterschiedlich. Ein LCD-Subpixel verwendet typischer- weise einen Transistor und zwei Konden- satoren – einen Flüssigkristall- und einen Speicherkondensator – in einer sogenann- ten 1T2C-Schaltung, die das elektrische Feld über dem Flüssigkristall kontrolliert. Bildqualität und Flimmerfreiheit hängen wesentlich von der Stabilität dieser Schal- tung ab. Der Gate-Treiber liefert eine positive Spannung (Voltage Gate High), um den TFT einzuschalten, und eine negative Spannung (Voltage Gate Low), um ihn auszuschalten. Die Bildinformationen werden an den Quelltreiber übertragen, der den Flüssigkristallkondensator (CLC) auflädt. Der Speicherkondensator (CST) dient als Puffer, um Leckströme aus dem CLC zu verhindern. Bildschatten oder Flimmern in TFT- LCDs resultieren aus parasitären Kapazitäten (CGD) , die zwischen dem Gate- und dem Drain-Knoten des TFT bestehen. Wenn sich der Bildinhalt ändert und der TFT aus dem eingeschalteten Zustand aus- geschaltet wird, kommt es zu einem Spannungsabfall am CLC, der durch einen kapazitiven Spannungsteiler zwischen CGD und CLC||CST verur- sacht wird. Um die Konsistenz der Panelleistung zu verbessern, wird die Common Backplane Voltage eingeführt und während der Pixel- übergangszeit auf die Mitte der Pi- xelspannung abgestimmt. Die Topologie gängiger Pixeltrei- ber in Micro-LED- und OLED-Dis- plays ist ähnlich, jedoch komplexer. Hier werden die LEDs in jedem Pixel einzeln mit ihrer eigenen Helligkeit angesteuert. Ein einfaches Beispiel ist die 2T1C-Topologie mit zwei Tran- sistoren und einem Speicherkonden- sator [1]. Hier speichert der erste Transistor die Ansteuerspannung, während der zweite den Strom durch > > > die LED kontrolliert. LP.PRO TO GO TFT-LCDs, OLEDs und Micro- LEDs unterscheiden sich technisch grundlegend. OLEDs punkten bei Kontrast und Designfreiheit, Micro- LEDs bei Helligkeit und Effizienz. Die Ansteuerung über spe- zielle Pixeltreiber bestimmt Bildqualität und Lebens- dauer. Visit us! W3+ Fair Jena 2025 24. + 25. September 2025 Jena, Thüringen Marktplatz für Hightech-Innovationen Optics, photonics, electronics & mechanics w3-fair.com
TFT LCD OLED Micro-LEDs Methode Hintergrundbeleuchtung selbstleuchtend selbstleuchtend Leuchteffizienz Kontrast niedrig mittel mittel hoch hoch hoch Reaktionszeit Millisekunden Mikrosekunden Nanosekunden Strombedarf Kompaktheit Lebensdauer Blickwinkel Kosten hoch niedrig lang eng niedrig mittel mittel mittel weit mittel niedrig hoch lang weit hoch 10 Wichtige Parameter der Displaytechnologien im qualitativen Vergleich TFTs M1, M6 und M7 werden ver- wendet, um zu verhindern, dass die LED eingeschaltet wird. Teil 2 mit Stromversorgung und Dimming Dies ist der erste Artikel einer zwei- teiligen Serie. Teil 2 behandelt die Stromversorgungstechnik in Auto- mobildisplays, diskutiert die ver- schiedenen Displaytechniken in diesem Kontext und geht auch auf Local Dimming in Mini-LED-Dis- plays ein – mehr dazu im Infokas- ten links. ■ www.analog.com/de/ Literaturhinweis 1 Yojiro Matsueda: Driving Technologies for OLED Display; in: C. Adachi, R. Hattori, H. Kaji, T. Tsujimura (Eds.): Handbook of Organic Light-Emitting Diodes; Springer, Tokyo 2022, DOI 10.1007/978-4-431-55761-6_39-1 In diesem Pixeltreiber wird das analoge Signal der LED-Emission an TFT M1 ge- sendet. Die Schwellenspannung (VGS) wird daraufhin in CST gespeichert und zum Ansteuern des TFT M2 im Sätti- gungsbereich verwendet. Der ansteu- ernde TFT M2 hält die LEDs mit der positiven Spannung (VDD) und der Ka- thodenspannung (VSS) auf einem kons- tanten Strom. Die Ansteuermethode im Sättigungsbetrieb dieses 2T1C-Treibers hat den Vorteil, dass sich die Lebensdauer der LED im Vergleich zum linearen Be- triebsbereich des ansteuernden TFT ver- längert. Der 2T1C-Pixeltreiber hat jedoch auch Nachteile, darunter das sogenannte Mura-Problem und die Schwellenspan- nungsverschiebung. Fortschrittliche Varianten wie die 7T1C-Schaltung ermöglichen zusätzli- che Kompensationseffekte, um Alterung oder Schwankungen im Halbleiterverhal- ten auszugleichen. Sie sind entscheidend für gleichbleibende Bildqualität und lange Lebensdauer im Fahrzeug. Die 7T1C- Schaltung hat drei Betriebsstufen – Ini- tialisierung, Kompensation und Emission. Der TFT M4 wird für die Diodenverbin- dung des Ansteuerungs-TFT M3 verwen- det. Während der Kompensation hält die im CST gespeicherte Spannung vom Quell- treiber die LED-Emission aufrecht. Die DEMNÄCHST IN TEIL 2: STROMVERSORGUNG UND DIMMING Welche Spannungen brauchen moderne Fahrzeugdisplays – und wie werden sie erzeugt? Teil 2 des Artikels analysiert die Stromver- sorgungstechniken für TFT-LCD-, OLED- und Micro-LED-Displays. Er zeigt, wie Hintergrundbeleuchtung, TFT-Bias und LED-Treiber aufge- baut sind, welche Anforderungen an Spannungsstabilität, Transi- entenfestigkeit und thermisches Management bestehen und welche Rolle Power-Management-ICs dabei spielen. Ein besonderer Fokus liegt auf Local-Dimming-Techniken in Mini- LED-Displays, die gezielt Energie sparen und den Kontrast verbes- sern sollen. Der Beitrag erläutert typische Schaltungskonzepte, die Ansteuerung segmentierter Hintergrundbeleuchtungen und die Herausforderungen beim Layout in EMV-kritischer Umgebung. Teil 2 ist für die nächste Ausgabe von LP.PRO geplant, die Mitte Sep- tember erscheinen wird.
Sonplas gründet USA- Tochter gesellschaft Zeiss würdigt Spitzenforschung in Optik und Photonik Prof. Dr. Jelena Vucˇkovic´, Physikerin an der Stanford Uni- versity, und Prof. Dr. Yuri Kivshar von der Australian Na- tional University haben den ‚Zeiss Research Award 2025’ erhalten. Die Auszeichnung würdigt bahnbrechende Arbei- ten in der nichtlinearen Optik, Metamaterialforschung und Nanophotonik. Jelena Vucˇkovic´ leitet in Stanford das Labor für Nano- scale- und Quantenphotonik; sie erforscht Methoden zur Lichtkontrolle auf nanoskopischer Ebene und arbeitet an der Entwicklung photonischer ICs. Mit der Stanford Photo- nic Inverse Design Software (Spins) hat sie eine Plattform für das inverse Design nanophotonischer Bauteile geschaf- fen, die inzwischen kommerzialisiert ist. Ihre Ansätze sol- len die Integration optischer Funktionen auf Mikrochips verbessern. N E T H C I R H C A N 11 s s i e Z : d l i B Jelena Vucˇkovic´ (links) und Yuri Kivshar, Preisträger des Zeiss Research Award 2025 Yuri Kivshar gründete das Nonlinear Physics Centre in Canberra und prägt das Feld der Mie-resonanten Metapho- tonik. Seine Arbeiten haben zu Fortschritten in der nicht- linearen und topologischen Nanophotonik geführt, welche die Manipulation von Licht auf der Nanoskala ermöglichen und die Integration komplexer optischer Funktionen in mi- niaturisierte Bauteile fördern. Der Zeiss Research Award wird seit 2016 verliehen und hebt Forschungsleistungen hervor, die industrielle Anwen- dungen ermöglichen können. Die Auszeichnung soll nach Angaben von Zeiss den internationalen Austausch zwi- schen Wissenschaft und Industrie stärken. Michael Frankl, Managing Director der neuen Sonplas- Tochter: „Für uns der nächste strategische Schritt“ s a l p n o S : d l i B Der bayerische Sondermaschinenbauer Sonplas hat in Chicago, Illinois/USA, die Sonplas USA Inc. gegründet. Mit dem neuen Standort will das Unternehmen die Betreuung seiner US-amerikanischen Kunden optimieren – vor allem in der Automobil-, Elektronik- und Luftfahrt industrie. Sonplas entwickelt hochpräzise, kunden- und branchen- spezifisch zugeschnittene Montage- und Prüfanlagen. In den USA ist das Unternehmen eigenen Angaben zufolge seit rund 20 Jahren aktiv. „Die Gründung der Sonplas USA Inc. ist für uns der nächste strategische Schritt“, kommen- tiert Michael Frankl, Managing Director der neuen Toch- tergesellschaft und der Sonplas GmbH. Mit einem eigenen Team vor Ort könne man Kunden noch intensiver beglei- ten, von der Produktidee bis zum After-Sales-Service, sagt Frankl, und das sei ein entscheidender Erfolgsfaktor. Die neue Niederlassung in Chicago übernimmt den lo- kalen Vertrieb und den technischen Service. Kunden sollen von kurzen Reaktionszeiten, enger Abstimmung, persönli- cher Betreuung sowie Unterstützung bei Inbetriebnahmen, Upgrades und Schulungen vor Ort profitieren. „Die USA sind für uns ein strategischer Wachstums- markt – dank ihres unternehmerfreundlichen Klimas und vergleichsweise niedriger regulatorischer Hürden“, erklärt Frankl. „Unsere Kunden legen Wert auf Qualität, Perfor- mance und geringe Lebenszykluskosten.“ Die America- First-Industriestrategie, steuerliche Entlastungen und gezielte Förderprogramme für die heimische Produktion befeuern seiner Ansicht nach die Nachfrage nach Ferti- gungslösungen von Sonplas.
Quantenoptik: Tim Bartley erhält erneut ERC Grant Toptica gewinnt Innovationspreis Toptica Photonics ist diesjähriger Preisträger des ‚Laser World of Photonics Innovation Award‘ in der Kategorie Biophotonik und Medizintechnik. Ausgezeichnet wurde das Lasersystem Femtofiber Ultra FD des Herstellers. Nach Angaben von Toptica ist dieses entwickelt worden, um die Multiphotonenmikroskopie zu vereinfachen. Dafür bietet das System eine schlüsselfertige Femtose- kundenstrahlübertragung über Glasfasern, was die Sicher- heit und den Betrieb in modernen Bioimaging-Laboren verbessern soll. „Unser Ziel war es, die Komplexität in der s c i n o t o h P a c i t p o T : d l i B Das Team von Toptica feiert den Gewinn in der Rubrik Biophotonik und Medizintechnik Hochleistungsbildgebung zu reduzieren“, sagt Luisa Hof- mann, Produktmanagerin Biophotonics & Materials bei Toptica. „Mit dem Femtofiber Ultra FD können sich die An- wender auf ihre Wissenschaft konzentrieren – und nicht auf die Strahlengänge.“ Die Auszeichnung wurde von Europa Science und der Jury der Laser World of Photonics verliehen. Sie würdigt nach Aussage der Jurorinnen und Juroren die Bedeutung des Systems für die Bildgebung sowohl im klinischen Ein- satz als auch in der Forschung. N E T H C I R H C A N 12 i q i h z a M m s e B i , n r o b r e d a P t ä t i s r e v i n U : d l i B Prof. Dr. Tim Bartley, Universität Paderborn: „Großer Ansporn, weiterhin neue Möglichkeiten der Quantentechnologie zu erschließen“ Der Paderborner Physiker Prof. Dr. Tim Bartley ist mit dem ‚Proof of Concept Grant‘ des Europäischen Forschungs- rats (European Research Council, ERC) ausgezeichnet wor- den. Der Förderpreis in Höhe von 150 000 Euro soll den Wissenschaftler dabei unterstützen, seine bisherigen For- schungsergebnisse auf dem Gebiet der Quantenoptik in die Anwendung zu bringen. Bartley leitet an der Universität Paderborn die Arbeits- gruppe ‚Mesoskopische Quantenoptik‘; diese untersucht sogenannte mesoskopische quantenoptische Zustände aus mehreren zehn, 100 und 1000 nicht klassisch verteilten Photonen. Ziel ist es unter anderem, echte Quantenverbes- serung gegenüber klassischen Systemen zu demonstrieren, etwa in der Messtechnik, Berechnung und Kommunikation. Bereits 2022 hatte Bartley den mit rund 1,8 Millionen Euro dotierten ‚ERC Starting Grant‘ erhalten – für sein Vor- haben, hochmoderne Lichtdetektoren zu entwickeln, die für jedes erkannte Photon dessen Wellenlänge, seine Posi- tion auf dem Detektor und den Zeitpunkt seiner Ankunft exakt bestimmen, um anhand dieser Parameter den opti- schen Zustand umfassend zu charakterisieren. Im Rahmen des neuen Projekts ‚Spice‘ will der Physiker die Skalierbarkeit supraleitender Lichtdetektorsysteme mit- tels kryogener Elektronik untersuchen. „Die Entwicklung großer Detektorsysteme mit effizienter Signalverarbeitung stellt einen essenziellen Baustein zur Entwicklung von op- tischen Quantentechnologien im großen Maßstab dar“, er- klärt Bartley.
Frank Mücklich, Profes- sor für Funktionswerk- stoffe der Universität des Saarlandes, im Labor für Atomsondentomografie N E T H C I R H C A N 13 e z t i e D r e v i l O / S d U : d l i B 30 Jahre im Dienste der Materialwissenschaft Wenn man die Oberflächen von Materialien mit einer spe- ziellen Lasertechnik behandelt, können sie zum Beispiel besser elektrisch leiten oder Bakterien und Viren abweisen. Ein Experte für diese Lasertechnologie sowie für Funktions- werkstoffe aller Art ist Professor Frank Mücklich von der Saar-Universität. Mücklich feiert als Leiter des Lehrstuhls für Funktionswerkstoffe nun sein persönliches 30-jähri- ges Jubiläum. Als junger Wissenschaftler hatte er sich die Frage gestellt, wie man fein strukturierte Oberflächen in der belebten Natur auf die Welt der Materialien übertragen kann: „Die Blätter von Bäumen werden unterschiedlich von Regen benetzt, an einer Lotusblume etwa perlt Wasser ganz ab. Und eine Schlange kann sich nur mithilfe ihrer Hautschuppen rasch fortbewegen.“ So, sagt Mücklich, kam er auf die Idee, diese meist regelmäßigen, mikroskopisch feinen Muster aus der Natur über eine spezielle Lasertech- nologie auf Materialoberflächen zu übertragen. Von der Natur in die Technik Der Materialwissenschaftler erklärt: „Wir nutzen dafür das physikalische Prinzip der Interferenz, also der Über- lagerung von Wellen. Dabei wird die Lichtintensität der Laserstrahlen so extrem in kleinen periodischen Mustern verdichtet, dass sie im wahrsten Sinne blitzschnell mik- roskopische Strukturen auf den Oberflächen erschaffen.“ Diese direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung (Direct Laser Interference Patterning, DLIP) kann heute berüh- rungslos und mit Geschwindigkeiten von bis zu 1 m2/min praktisch auf jedem festen Material angewendet werden, sagt Mücklich. „Damit verändern wir die Eigenschaften von Oberflächen, um diese zum Beispiel reibungsärmer, weniger verschleißanfällig oder leitfähiger zu gestalten. Wir helfen etwa der Automobilindustrie dabei, die mehr als 2000 elektrischen Steckverbindungen, die ein E-Auto heute enthält, zuverlässiger und langlebiger zu gestalten. Durch unsere Laserstrukturierung können Metalloberflä- chen bis zu 80% besser als herkömmliche Steckverbin- dungen den Strom leiten und benötigen etwa 40% weniger Kraftaufwand, um sie ineinanderzustecken.“ Materialienforschung für Nachhaltigkeit „Dies ist auch wesentlich für die Circular Economy, also eine schrittweise, immer konsequentere Kreislaufwirt- schaft, bei der möglichst viele Werkstoffe vollständig recy- celt werden können“, so Mücklich mit Blick auf zukünftige Anwendungen. „Je weniger chemische Beschichtungen wir einsetzen und dadurch in Zukunft Materialien auch sorten- reiner und sparsamer verbauen, desto einfacher lassen sie sich auch wieder demontieren und in einem Kreislaufpro- zess wiederverwenden.“
G N U L K C I W T N E & G N U H C S R O F 14 F O I r e f o h n u a r F : r e d l i B Das nanostrukturierte Gitter für das Copernicus-Sentinel-4- Instrument der ESA
15 Nanostrukturen versprechen bessere Wettervorhersagen Am 1. Juli 2025 startete die Europäische Weltraum- organisation ESA den Sa- telliten MTG-S1 aus der dritten Generation der Me- teosat-Reihe. Der geostationäre Satellit soll die Genauigkeit der Wettervorher- sagen für Europa erheblich verbessern. MTG-S1 führt mehrere wissenschaftli- che Instrumente mit sich, darunter das Spektrometer Copernicus Sentinel-4. Laut Informationen der ESA erfasst dieses Ins- trument stündlich detaillierte Daten über die dreidimensionale Verteilung von Spu- rengasen wie Ozon, Stickstoffdioxid und Schwefeldioxid sowie Aerosolen in der Atmosphäre Europas. Ein wesentlicher Bestandteil des Spektrometers ist ein hochpräzises Reflexionsgitter des Fraun- hofer Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF. Vom UKP-Laser ins Weltraumspektrometer „Die verwendete Technologie basiert ur- sprünglich auf Gittern zur Kompression ultrakurzer Laserpulse“, erklärt Dr. Falk Das Rasterelektronen- mikroskop zeigt die besondere Nanostruktur des NIR-Gitters für das Sentinel-4-Instrument Eilenberger, Leiter der Abteilung Mi- kro- und Nanostrukturierte Optik am Fraunhofer IOF. „Unser Ziel war es, extrem robuste Gitter mit höchster Reflektivität und gleichzeitig hoher Winkeldispersion sowie geringer Pola- risationsabhängigkeit zu entwickeln.“ Die Herstellung der Präzisions- gitter erfolgt nach Angaben der For- schenden in mehreren Schritten. Zunächst werden verschiedene di- elektrische Schichten auf ein Subst- rat abgeschieden, wobei die oberste aus Siliziumdioxid (SiO2) besteht. Da- nach wird mit Elektronenstrahllitho- grafie und reaktivem Ionenätzen eine Nanostruktur erzeugt. Anschließend erfolgt eine lithografische Beschich- tung mit schwarzem Chrom für die Apertur, bevor das Bauteil in seine sechseckige Form geschnitten und auf wenige Mikrometer genau mon- tiert wird. Weltraumtechnologie aus Deutschland Das Fraunhofer IOF verfügt nach ei- genen Angaben über jahrzehntelange Erfahrung und ein umfangreiches Port- folio an weltraumzertifizierten Tech- nologien. Für die für 2027 geplante ESA-Mission ‚Forum‘ entwickelte das Institut beispielsweise einen Strahltei- ler aus Diamant mit entspiegelnder Nanostruktur. Für die CO2M-Mission liefert das Fraunhofer IOF komplexe Spektrometeroptiken. ■ WEITERE INFORMATIONEN
G N U L K C I W T N E & G N U H C S R O F 16 i r ü f s p h c l e g e p S i Customer Evaluation Kit mit 256 x 256 Spiegeln S M P I r e f o h n u a r F : r e d l i B Je nach Spiegeltyp und Systemauf- bau lassen sich die Evaluation Kits von Ultraviolett über das sichtbare Spektrum bis ins nahe Infrarot verwenden e b a g f u A e d e j Die Flächenlichtmodulatoren des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS bestehen aus mehreren Millionen individuell ansteu- erbarer Spiegel auf einem Halbleiterchip. Flächenlichtmodulatoren sind Schlüssel- komponenten in vielen Optikapplikatio- nen und sehr variabel verwendbar. Die Mikrospiegel können je nach Anwendung über eine oder zwei Achsen gekippt oder horizontal abgesenkt werden. So können sie Licht in seiner Richtung, Intensität oder Phase steuern und manipulieren, so- dass passgenaue Lichtmuster entstehen. Die normalerweise auf Einachskipp- spiegeln basierenden Systeme wurden nun um Senkspiegel als neuer Aktoren- typ erweitert, wie das Fraun hofer IPMS berichtet. Mit der Implementierung von Senk- spiegeln in eine erste Version eines Eva- luierungskits soll es nun möglich sein, einen großen Teil des Portfolios an Mik- rospiegelarrays auf einer einzigen, zent- ralen Plattform zu testen. Universelle Technologie zur Lichtsteuerung Nach Angaben der Entwicklerinnen und Entwickler sind die Anwendun- gen sehr vielfältig: In der Mikroskopie beispielsweise werden Einachskipp- spiegel-Arrays verwendet, um Proben selektiv zu beleuchten. In der Halb- leiterindustrie und speziell der Mik- rolithografie werden die Modulatoren für das tiefe Ultraviolett verwendet: Die analog ansteuerbaren Spiegelar- rays verbessern hier die Performance von Mask-Writing Tools. Mit um zwei Achsen kippbaren Spiegelarrays kann zudem eine präzise Umverteilung von einfallendem Laserlicht mit mi- nimalen Intensitätsverlusten realisiert werden. Sie werden beispielsweise in der Materialbearbeitung eingesetzt. Senkspiegelarrays wiederum sind in der Lage, präzise Phasenmodu- lationen umzusetzen, was unter anderem der Erzeugung von 3-D- Holografiebildern dient. Sie gelten als vielversprechende Schlüsselkom- ponente für 3-D-Head-up-Displays. Diese 3-D-Displays erzeugen ein rea- les Hologramm im dreidimensionalen Raum, im Gegensatz zu bisherigen 2-D-Modulationen, die durch visu- elle Spezialeffekte einen Tiefeneffekt erreichen. Die präzise Phasenmodu- lation ist auch für weitere Anwen- dungsfelder wie die adaptive Optik in der Astronomie sowie in der Me- dizintechnik oder die Erzeugung von optischen Fallen für das Quanten- computing relevant. „Unsere Kits ermöglichen es An- wendern und Entwicklern, die Flä- chenlichtmodulatoren auf einer zentralen Plattform zu testen“, er- klärt Dr. Michael Wagner vom Fraun- hofer IPMS. ■ WEITERE INFORMATIONEN
Schon Quantencomputer im kleinen Maßstab sind in der Lage, die Leistung von Machine-Learning-Algorith- men (ML) zu verbessern. Dies demonstriert ein internationales Forschungsteam der Universität Wien, dessen Arbeit vielversprechende neue Anwendungen für optische Quantencom- puter aufzeigt. Algorithmen auf Quantenplattformen … Maschinelles Lernen und Künstliche In- telligenz nehmen schon heute maßgeb- lichen Einfluss auf unser Leben, von alltäglichen Aufgaben bis hin zur wis- senschaftlichen Forschung. Parallel dazu etabliert sich das Quantencomputing als Rechenparadigma. Aus der Kombination beider ist eine neue Forschungsrichtung hervorgegangen: das Quantum Machine Learning. EZu dessen Zielen gehört es, Algorithmen schneller, effizienter oder genauer zu machen, wenn sie auf Quan- tenplattformen laufen. Allerdings bleibt es eine offene Herausforderung, einen solchen Vorteil mit der heutigen Quan- tencomputing-Technologie zu erzielen. Hier setzte ein internationales For- schungsteam an und entwarf ein Ex- periment, das an der Universität Wien durchgeführt wurde. Dessen Aufbau um- fasst einen photonischen Quantenchip, der am Politecnico di Milano in Mailand/ Italien entwickelt wurde und der einen vom britischen Unternehmen Quanti- nuum vorgeschlagenen Algorithmus für ML ausführt. Ziel war es, Datenpunkte mithilfe eines photonischen Quantencom- puters zu klassifizieren und den Beitrag von Quanteneffekten auszumachen, um den Vorteil gegenüber klassischen Com- putern zu verstehen. … klassifizieren Datenpunkte effizienter Das Experiment bewies, dass bereits Alporithmen auf kleinen Quantenpro- zessoren bessere Leistungen erbringen können als herkömmliche Algorithmen. i t s e r g A s i r I : d l i B Die Klassifikation von Datenpunkten mithilfe eines photonischen Quanten- computers verbessert die Genauigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Methoden 17 Photonischer Quantenchip verbessert maschinelles Lernen „Wir haben festgestellt, dass unser Algorithmus bei bestimmten Aufga- ben weniger Fehler macht als sein klassisches Gegenstück“, erklärt Phi- lip Walther von der Universität Wien, Leiter des Projekts. „Das bedeutet, dass bereits existierende Quanten- computer gute Leistungen zeigen können, ohne den derzeitigen Stand der Technik übertreffen zu müssen“, ergänzt Zhenghao Yin, Erstautor der in Nature Photonics veröffentlichten Studie. ■ Originalveröffentlichung [Z. Yin et al.: Experimental Quantum- Enhanced Kernel-Based Machine Learning on a Photonic Processor; Nature Photonics (2025), DOI 10.1038/ s41566-025-01682-5] WEITERE INFORMATIONEN
Maschinelles Lernen vereinfacht Laserprozesse der Industrie G N U L K C I W T N E & G N U H C S R O F 18 Vorher-nachher: oben eine Laserschweißnaht vor dem Lernen, unten eine Schweißnaht aus dem mittels Algorithmus optimierten Vorgang Ein Forschungsteam der Eidge- nössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Thun/Schweiz entwickelt Methoden des maschinellen Lernens (ML), damit laserbasierte Ferti- gungsverfahren wie Powder Bed Fusion (PBF) effizienter, zuverlässiger und kos- tengünstiger werden. Ziel ist es, Additive Fertigung auch kleineren Unternehmen zugänglich zu machen – bei hoher Bau- teilqualität. a p m E : r e d l i B Den korrekten Modus wählen Die additive Fertigung metallischer Bau- teile mittels PBF erfordert eine präzise Steuerung der Prozessparameter. Im PBF-Verfahren schmilzt ein fokussier- ter Laserstrahl eine dünne Metall- schicht selektiv auf. Je nach Leistung und Belichtungsdauer kann das Me- tall entweder geschmolzen (Con- duction Mode) oder lokal verdampft (Keyhole Mode, Tiefschweißen) wer- den. Die Wahl des geeigneten Modus hängt von der Bauteilgeometrie, der Schichtdicke, der gewünschten Ober- flächenqualität und vom Material ab. Für dünne und sehr präzise Bauteile eignet sich der langsamere Conduc- tion Mode; das Tiefschweißen ist et- was weniger genau, dafür aber viel
schneller und auch für dickere Werkstü- cke geeignet. Die Übergangsbereiche zwi- schen den beiden Modi sind jedoch nicht konstant – selbst Chargenunterschiede im Metallpulver beeinflussen das Schmelz- verhalten. Herkömmlich erfordern der- artige Prozesse viele Vorversuche mit anschließender Analyse der Nahtquali- tät. Diese Testläufe verursachen Materi- alkosten, beanspruchen Maschinenzeit und erhöhen den Personalaufwand. Viele Unternehmen verzichten daher auf PBF, weil die Parametrierung für sie wirtschaft- lich nicht tragbar ist. Erkennen und adaptieren in Echtzeit Die Empa-Forscher Giulio Masinelli und Chang Rajani haben ein ML-basiertes Verfahren entwickelt, das auf optische Rohdaten aus dem Prozess zurückgreift – etwa Emissionsbilder, Rückreflexionen oder Kamerasignale aus dem Schmelz- bad. Der Algorithmus erkennt anhand der Bilddaten den aktuellen Schweißmo- dus in Echtzeit und passt die Parameter für den Folgeprozess an. Er optimiert die Versuchsreihe adaptiv und reduziert ihren Umfang um rund zwei Drittel. Das Ver- fahren bleibt dabei robust gegenüber Schwankungen im Ausgangsmaterial. Die Integration des Algorithmus in bestehende Laserschweißanlagen ist nach Ansicht von Masinelli technisch wenig aufwendig. Der Code ließe sich direkt in die Steuerungssoft- ware der Gerätehersteller einbinden und über die vorhandenen Sensoren speisen. Das Verfahren könnte per- spektivisch auch auf andere Laser- prozesse übertragen werden, etwa das Laserauftragschweißen oder das Laserschneiden. ■ Originalveröffentlichungen [G. Masinelli et al.: Autonomous Exploration of the PBF-LB Parameter Space: an Uncertainty-Driven Algorithm for Automated Processing Map Generation; Additive Manufacturing (2025), DOI 10.1016/j.addma.2025.104677] [G. Masinelli, C. Rajani et al.: Reinforcement Learning on Reconfigurable Hardware: Overcoming Material Variability in Laser Material Processing; IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2025, DOI 10.48550/arXiv.2501.19102] 19 WEITERE INFORMATIONEN Wenn der Laser lernt: laserbasierte Schweißverfahren mit maschinellem Lernen in Echtzeit optimieren
Multiresistente Erreger mit UV-Licht gezielt bekämpfen G N U L K C I W T N E & G N U H C S R O F 20 Forschende können mittels eines neuartigen abstimmbaren Resona- tors präzise zwischen einem Wellenminimum und einem Wellen- maximum hin- und herschalten Fern-UVC-Mikro-LEDs aus dem Ferdinand-Braun-Institut, Leib- niz-Institut für Höchstfrequenz- technik (FBH), schaffen die Voraussetzungen für kompakte, fasergekoppelte medizinische Strahler. Sie sollen in der Lage sein, Krankheitserre- ger auch in Körperöffnungen unschäd- lich zu machen. MRE abtöten – künftig ohne Resistenzen Fern-UVC-Wellenlängen unterhalb von 235 nm sind für medizinische Anwen- dungen hochinteressant: Aufgrund der hohen Absorption bei diesen Wellenlän- gen dringt das Licht nicht in die leben- den Schichten der Haut ein und richtet daher weniger Schaden an als ein Son- nenbrand. Die Fern-UVC-LEDs schaffen das, was Antibiotika nicht immer gelingt: schädliche Mikroorganismen und insbe- sondere Multiresistente Erreger (MRE) abzutöten – Fachleute sprechen von Eradizierung –, ohne dass sich Resis- tenzen entwickeln. Dr. Sven Einfeldt, Laborleiter am FBH, erklärt: „Bei diesen sehr kurz- welligen LEDs konnten wir internati- onale Rekordwerte bei Effizienz und Leistung demons trieren – ein echter Durchbruch. Zusammen mit Partnern wollen wir nun mit einem Prototyp den Schritt vom Labor in die Anwen- dung gehen.“ Das Berliner Institut hat bereits 233-nm-UVC-LEDs entwi- ckelt und damit Flächenstrahler auf- gebaut, mit denen menschliche Haut bestrahlt wurde. Vision: Nasen-Rachen- Strahler Das Wirkprinzip und dass die Haut nicht nachhaltig geschädigt wird, konnten Untersuchungen an der Cha- rité – Universitätsmedizin Berlin und z r e m m I P. / H B F : d l i B Universitätsmedizin Greifswald belegen. Diese Strahler erreichen allerdings bis- lang lediglich betroffene Stellen auf der Außenhaut. Daher ging die Vision der Mediziner schon bei den damaligen Tests weiter. „Ideal wären kleine LED-Strahler mit etwa 1 mW Leistung, die wir direkt in die Nase oder den Rachenraum einführen kön- nen“, so die Überlegungen von Prof. Dr. Martina Meinke, Leiterin des Zentrums für Hautphysiologie an der Klinik für Der- matologie, Venerologie und Allergologie der Charité. „Damit könnten wir MRE in ihren Rückzugsorten unschädlich ma- chen, die bisher schwer zu erreichen sind. Nach desinfizierenden Ganzkörperwa- schungen mit speziellen Waschlotionen und Mundspülungen könnte beispiels- weise eine komplette MRSA-Sanierung erreicht werden.“ Inzwischen ist ein solches Nasen-Ra- chen-Endoskop, das die Keime in kli- nisch relevanten Zeiträumen reduziert, keine ferne Vision mehr. Das Ferdinand- Braun-Institut hat seine UVC-LEDs so weiterentwickelt, dass sie die geforderten Ausgangsleistungen erreichen. Eingebaut in ein Endoskop, ließen sich die notwen- digen Bestrahlungszeiten von etwa fünf Minuten ohne größere Wärmeentwick- lung erreichen. ■ WEITERE INFORMATIONEN
S C I N O T O H P E R U T U F 22 n e t r a g m u a B f l a R , t r e n n a L r e k l 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 Professor Constantin Leon Häfner: Deutschland besitzt ein hervorragend ausdifferenziertes Forschungssystem, die Zusammenarbeit mit der Industrie ist ausgezeichnet
Laserfusion und Zukunftstechnologien Professor Constantin Häfner hat im Februar dieses Jahres den Vorstandsbereich Forschung und Transfer der Fraunhofer-Gesellschaft übernommen. Zuvor leitete er – seit November 2019 – das Fraunho- fer ILT in Aachen. Zum 40-jährigen Jubiläum des Laserinstituts reflektiert Constantin Häfner über Herausforderungen, Entwicklungen und die Zukunft der Lasertechnik. 23 LP.PRO: Professor Häfner, seit 2004 waren Sie als Physiker in den USA tätig, zuerst an der Nevada Terawatt Facility der University of Nevada und ab 2006 am Lawrence Liver- more National Laboratory (LLNL) in Kalifornien. Was hat Sie dazu bewogen, das Fraunhofer ILT zu leiten? Häfner: Ich war nicht aktiv auf der Suche nach einer neuen Herausforderung, aber die Anfrage des führenden Instituts für Lasertechnik in Europa war etwas Besonderes. Meine Moti- vation, in einen Forschungsbereich zu wechseln, der direkte Auswirkungen auf die Gesellschaft hat, spielte eine wichtige Rolle. Bei Fraunhofer sind Forschung und Technologietrans- fer in Industrie und Gesellschaft eng miteinander verbunden, was für mich einen entscheidenden Anreiz darstellt. LP.PRO: Am LLNL waren Sie an der Entwicklung der leis- tungsfähigsten Lasersysteme beteiligt. Wie hat sich Ihre Arbeit bei Fraunhofer im Vergleich dazu verändert? Häfner: Meine Karriere hat mich durch verschiedene Stationen geführt, die mir Einblicke in Spitzenforschung und Techno- logietransfer ermöglicht haben. In Livermore begann ich als Gruppenleiter, wurde dann Chief Scientist eines der leistungs- stärksten Lasersysteme der Welt und schließlich Programm- Manager. Dort erlernte ich auch die strategische Leitung eines gesamten Projektportfolios. Die Mission von Fraunhofer un- terscheidet sich nicht grundlegend von der in Livermore: Beide betreiben angewandte Forschung zur Entwicklung von Lösungen für die Zukunft. Der Fokus variiert jedoch. In den USA lag er auf nationaler Sicherheit und wissenschaftlichen Systemen, während hier industrielle Anwendungen und ge- sellschaftliche Herausforderungen im Vordergrund stehen. LP.PRO: Welche Herausforderungen haben Sie denn bei Ihrem Wechsel zum Fraunhofer ILT erlebt? Häfner: Die Umstellung auf das deutsche Wissenschaftssys- tem war eine Herausforderung. Es unterscheidet sich stark vom amerikanischen System, besonders in der Zusammen- arbeit zwischen Universitäten, Forschungsinstituten und der Industrie. Deutschland besitzt ein hervorragend ausdifferen- ziertes Forschungssystem, die Zusammenarbeit mit der In- dustrie ist ausgezeichnet. Die USA hingegen sind sehr gut darin, Forschung und Förderung auf große Themen auszu- richten und diese effektiv in marktfähige Lösungen zu ska- lieren. Ich habe gelernt, wie eng die Verbindung zwischen universitärer Ausbildung und nationaler Forschung sein kann „ Der Laser ist En abler der nächsten indus triellen Revolution: der KI-gestützen Cyberphotonik “ und wie diese Synergien produktiv genutzt werden. Auch das Management von Krisensituationen habe ich hier noch ein- mal anders erlebt. Ich bin im November 2019 kurz vor der Covid-19-Pandemie zum Fraunhofer ILT gekommen. Jedes System hat seine Stärken, und meine Aufgabe ist es, diese miteinander zu verbinden. LP.PRO: Sie leiteten das Fraunhofer ILT also fünf Jahre lang. Wie hat sich das Laserinstitut in dieser Zeit verändert? > > >
Häfner: Die Lasermaterialbearbeitung ist zu einem kompe- titiveren Markt geworden, ein Commodity-Geschäft, in dem Lasertechnik quasi von der Stange erhältlich ist. Als führende Industrienation in der Lasertechnik muss Deutschland sich ständig neu erfinden, um Zukunftsfelder zu erschließen und marktführend zu bleiben. Das Fraunhofer ILT spielt dabei eine entscheidende Rolle als Vordenker und Forschungsins- titut. Durch intensive Kooperation mit unseren Stakeholdern, Partnern und Wissenschaftlerinnen haben wir in einem inten- siven Strategieprozess in den letzten fünf Jahren das Fraun- hofer ILT zukunftsorientiert aufgestellt. Unsere Core DNA, nämlich Innovationskraft, Interdisziplinarität und Praxisnähe, besteht natürlich weiter und ermöglicht es uns, nachhaltige und hochwertige Technologie zu entwickeln. LP.PRO: Welche neuen Märkte und Anwendungsmöglich- keiten für die Lasertechnologie sehen Sie? PROF. DR. RER. NAT. CONSTANTIN LEON HÄFNER … ist ein international anerkannter Laserphysiker. Von 2019 bis 2025 leitete er das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen, zu dessen Modernisierung und Weiterent- wicklung er maßgeblich beitrug. Bereits kurz nach seinem Amtsantritt initiierte Häfner den umfassenden Struk- tur- und Strategieprozess ‚Future-Proofing ILT‘, der das Institut für neue Forschungsthemen und Anwendungen positionierte. Damit wurden forschungsstrategische Felder wie Cyberphotonik, Quantentechnologie, Sekundärquellen, nachhaltige digitale photonische Produktion sowie Techno- logieentwicklung für Kernfusion und Kraftwerkstechnolo- gien am Fraunhofer ILT etabliert. 24 Quanteninternetknoten am Fraunhofer ILT, entwickelt mit dem niederländi- schen Partner TNO. Im Bild: stationäres Qubit des Quanteninternetknotens mit einem Farbzentrum Cyberphotonics: KI-gestütz- tes Beamshaping kann die Qualität, Prozesssicherheit und Effizienz der Lasermate- rialbearbeitung verbessern Printed Electronics: integrierte Sensorik in einem 3-D-ge- druckten Bauteil
Häfner: Der Laser hat noch lange nicht das Ende seiner Inno- vationsmöglichkeiten erreicht – ganz im Gegenteil, er ist En- abler der nächsten industriellen Revolution: der KI-gestützen Cyberphotonik. Der Laser bleibt dabei das zentrale Werkzeug zur Materialbearbeitung. Aber viele der klassischen Anwen- dungen sind inzwischen gut verstanden und standardisiert. Jetzt geht es um weitere Beschleunigung und Flexibilisie- rung der Lasertechnik sowie eine nachhaltige Produktion. Wir setzen dabei digitale Prozesse sehr viel tiefgreifender ein: Neue Prozesse und Prozessparameter werden durch KI schneller, besser und effizienter erschlossen. Mit sinkenden Kosten und steigender Leistung der Laserquellen, ähnlich dem Moore‘schen Gesetz in der Halbleitertechnik, dringt der Laser zunehmend in traditionelle Fertigungstechniken ein und steigert dabei Produktivität und Präzision. Darüber hinaus erschließen wir neue Märkte, insbesondere in der Mikroelek- tronik, der Energie- und der Medizintechnik. Dort ersetzen wir zum Beispiel die Knochensäge durch einen viel genaue- ren Laserprozess. In der Quantentechnik und der Kernfusion stehen wir zwar noch am Anfang, der Hebel in Bezug auf die Märkte ist aber unbeschreiblich groß. Die Liste der Möglich- keiten ist lang, denn das Fraunhofer ILT ist ein großes Insti- tut mit einem umfangreichen Erfahrungsschatz. LP.PRO: Sie sind Beauftragter der Fraunhofer-Gesellschaft für Kernfusion und Berater der Bundesregierung auf diesem Gebiet. Welche Rolle spielt Deutschland in der Laserfusion? Häfner: Wir haben in Deutschland über Jahrzehnte in die Grundlagenforschung der Fusion investiert und sind weltweit führend, insbesondere in der Magnetfusion und der Reaktor- Materialentwicklung. In der lasergetriebenen Fusion gab es sehr viel weniger Grundlagenforschung, hier liegt unser Vor- teil in den industriellen Technologien, die dafür notwendig sind. Deutschland ist in diesem Feld kein Follower, sondern ein Early Adopter mit starken technologischen Beiträgen. Bei Laserfusion denkt jeder erst einmal an Hochleistungs- laser und Optiken, weniger aber an Reaktortechnologien, Brennstoffkapseln, Steuerungstechnik, Fertigungstechnolo- gien, Energieanlagen – und natürlich an den Kraftwerks- „ Oft fehlt der Mut, sich von alten Strukturen zu lösen und neue Wege zu gehen“ 25 bau: In allen Bereichen sind wir weltweit führend. Auch für Europa ist der Umbau des Energiesektors hochrelevant und eine Diversifizierung der Energiequellen aus Resilienz- und Souveränitätsgründen wichtig. LP.PRO: Welche Herausforderungen sehen Sie für den In- novationsstandort Deutschland? Häfner: Deutschland hat ein enormes Innovationspotenzial, aber wir stehen uns oft selbst im Weg. Der globale Wettbewerb ist härter geworden, und gleichzeitig wird Innovation durch zu viele Regulierungen gebremst. Wir müssen den Transfer von Forschung in die Industrie beschleunigen und offener für neue Technologien sein. Unsere Wirtschaft lebt von kontinu- ierlicher Innovation, doch oft fehlt der Mut, sich von alten Strukturen zu lösen und neue Wege zu gehen. LP.PRO: Wo sehen Sie die Gründe dafür? Häfner: Offensichtlich macht die Schnelligkeit des Fortschritts einigen Menschen Angst, weil die Welt da- durch als unbeherrschbar und nicht steu- erbar erlebt wird. Deswegen haben wir als Wissenschaftler die Aufgabe, die Welt zu erklären, die Menschen mitzunehmen und zu begeistern und ihnen zu zeigen, was Technologie für den Einzelnen bedeutet. Dies ist eine Aufgabe für die Forschung und Fraunhofer, aber auch für die Gesellschaft und die Politik. Auch im internationalen Kontext erleben wir aktuell an einigen Stel- len Unsicherheit. Die Welt ist vernetzter als je zuvor, doch viele Länder versuchen sich abzugrenzen. Gerade in der Wissenschaft sehen wir zu- nehmend Einschränkungen durch politische Kontrollen und neue Regularien. Dabei ist internationaler Austausch essen- ziell für den Fortschritt. Wissenschaft sollte Brücken bauen und nicht durch geopolitische Interessen blockiert werden. LP.PRO: Sie haben das Fraunhofer ILT neu ausgerichtet. Wie sehen Sie die Zukunft des Instituts – und die der Laser technik? Häfner: Die große Zeit des Lasers hat erst begonnen. Wir le- ben im Jahrhundert des Photons. Das Fraunhofer ILT ist dafür hervorragend aufgestellt: Wir haben eine der weltweit größ- ten Lasertechnik-Forschungsgruppen, die sowohl die Laser- quellen als auch die Laser-Materie-Wechselwirkung in allen Details versteht. Diese Kombination ermöglicht es, neue An- wendungen zu entwickeln und technologische Synergien zu erschließen. Das Institut wird von seinen exzellenten Mitar- beitenden getragen, die täglich Innovationen hervorbringen. LP.PRO: Danke für das Gespräch. ■ www.ilt.fraunhofer.de
Leistungsstarke Optiken bestehen heute aus mehreren Linsen, die häufig den dicksten Teil eines Geräts ausmachen. Die mini- male Größe ergibt sich aus der Funktionsweise klassischer Linsen, die auf Lichtbrechung an einer gekrümm- ten Glasfläche basiert. Forscherinnen und Forscher haben in den letzten zehn Jahren neue Lösungen entwickelt: so genannte Metalinsen. Im Gegensatz zu herkömm- lichen Linsen sind sie flach und beste- hen auch nicht aus Glas. Bei Metalinsen Metalinsen mit außergewöhnlichen Eigenschaften Zukünftige Optiken könnten aus ultraflachen Metalinsen bestehen. Ein Schweizer For- schungsteam hat nun eine Stempelmethode entwi- ckelt, die deren Massenpro- duktion ermöglichen soll und die Linsen darüber hinaus mit besonderen Eigenschaf- ten ausstattet. lenken spezielle Nanostrukturen auf der Oberfläche das Licht ab. Dieser Linsen- typ lässt sich stark miniaturisieren. Kom- binieren Forschende die Nanostrukturen mit speziellen Materialien, können sie zudem außergewöhnliche Eigenschaften des Lichts untersuchen. Ein Beispiel ist die nichtlineare Optik, bei der die Wellen- länge des Lichts verändert wird. Gestempelte Metalinsen Ein übliches Material für solche Effekte ist Lithiumniobat. Es wird in der Telekom- munikation beispielsweise zur Kopplung von Elektronik und Glasfasern verwendet. Rachel Grange, Professorin am Institut für Quantenelektronik der ETH Zürich, Schweiz, erforscht die Herstellung von Nanostrukturen aus diesem Material. Sie und ihr Team haben ein Verfahren entwickelt, das es ihnen erlaubt, Li- thiumniobat so zu bearbeiten, dass es als Meta linse funktioniert. Für ihre neue Methode kombinierten die For- schenden chemische Verfahren mit hochpräziser Nanoherstellungstech- nik: „Die Lithiumniobatlösung kann im flüssigen Zustand direkt mit ei- nem Formnegativ gestempelt wer- den – ähnlich wie beim Buchdruck von Gutenberg“, erklärt Doktorandin Ülle-Linda Talts. Wenn der Werkstoff auf 600 °C erhitzt wird, erhält das ge- stempelte Material die notwendigen kristallinen Eigenschaften. Von der Echtheitsprüfung bis zur UV-Lithografie Nanostrukturen in Lithiumniobat zu erzeugen ist mit herkömmlichen Techniken schwierig, da diese Verbin- dung sehr stabil und hart ist, erklären die Forschenden. Die neue Methode hingegen soll sich sogar für die Mas- senproduktion eignen, da die Druck- vorlage mehrfach verwendet werden kann. Das spart Zeit und Kosten im Vergleich zu bisherigen Verfahren- zur Bearbeitung von Lithiumniobat. Neben der Funktion als Linse können die Metalinsen Laserlicht der halben Wellenlänge erzeugen. In frarotlicht mit einer Wellenlänge von 800 nm tritt auf der anderen Seite als sichtbares Licht mit einer Wellen- länge von 400 nm aus, das auf einen definierten Brennpunkt fokussiert wird. Der Effekt ist nach Angaben der Forschenden nicht auf eine be- stimmte Laserwellenlänge beschränkt und soll sich daher vielseitig einset- zen lassen. Metalinsen könnten als Sicher- heitsmerkmale auf Banknoten oder zur Echtheitsprüfung von Kunstwer- ken dienen. Die Strukturen sind zu klein, um sie mit sichtbarem Licht zu erkennen. Und die nichtlinearen Ma- terialeigenschaften ermöglichen eine zuverlässige Überprüfung. S C I N O T O H P E R U T U F 26 7 5 9 8 1 4 , 5 2 0 2 . r e t a M . v d A , . l a t e s t l a T . Ü , h c i r ü Z H T E / s t l a T . Ü : r e d l i B
Infrarotlicht tritt durch die Metalinse und wird dabei aufgrund des Materials und der besonderen Oberflächen- strukturen in violettes Licht umgewandelt sowie in einem Brennpunkt gebündelt Nanostrukturen, wie sie in den Metalinsen zum Einsatz kommen 27 Klassische Linse im Vergleich zu einer Metalinse; die Pfeile symbolisieren die Lichtfarbe und -richtung Skizzierter Herstellungsprozess: Die Kunststoff- negativform aus einer Siliziumvorlage dient als Stempel für flüssiges Lithiumniobat Eine weitere Anwendung könnte die Umwandlung von Inf- rarot- in sichtbares Licht sein, um Infrarotstrahlung mit her- kömmlichen und günstigen Kamerasensoren zu detektieren. Die Anwendung im UV-Spektrum könnte moderne UV-Litho- grafiemaschinen vereinfachen. Diese Maschinen sind heute sehr teuer und groß, aber elementar für die Herstellung von Chips mit Strukturen im Nanometermaßstab. Optikkomponenten der nächsten Generation Noch sind derartige Metalinsen nach Aussage der Forschen- den nicht marktreif. Das Forschungsfeld dieser ultradünnen optischen Elemente an der Schnittstelle von Physik, Materi- alwissenschaften und Chemie ist noch jung. „Wir haben das Potenzial dieses Technologiefelds erst ansatzweise erfasst und sind gespannt, welchen Einfluss dieses kostengünstige Ver- fahren in Zukunft haben wird“, betont Grange. ■ ethz.ch/de Originalpublikation [Ü. Talts, H. Weigand, I. Occhiodori, R. Grange: Scalable Lithium Niobate Nanoimprinting for Nonlinear Metalenses; Adv. Mater. 2025, 418957, DOI 10.1002/adma.202418957]
Winkelunabhängige Interferenzfilter Winkeldispersion tritt besonders ausgeprägt bei Dünnschichtinterferenzfiltern auf, die in der Optik – etwa als Bandpassfilter, Sperrfilter oder dichroitische Spiegel – weit verbreitet sind. Die Wissenschaftler Prof. Dr. Malte Gather und Dr. Andreas Mischok von der Universität zu Köln stellen ein Verfahren vor, das dieses Problem lösen soll: Dank eines optischen Resonators mit absorbierendem organischen Material bleibt die transmittierte Wellenlänge unabhängig vom Einfallswinkel des Lichts. S C I N O T O H P E R U T U F 28 LP.PRO: Professor Gather, wie ist diese neue Methode ent- standen, und was war Ihre Motivation? Gather: Meine Gruppe befasst sich seit vielen Jahren mit Lasern aus organischen Materialien, und dazu gehören auch umfangreiche Forschungen zu sogenannten Polariton-Lasern. Die Dispersionsrelation von Polariton-Lasern wird in unse- rer wissenschaftlichen Community routinemäßig gemessen. Irgendwann haben wir festgestellt, dass die Dispersion von Polaritonen unter bestimmten Bedingungen sehr flach wird, sich also nur schwach mit dem Winkel ändert – viel weniger etwa als die Dispersion von Photonen in einem herkömm- lichen Laser. „ Die fundamentale Grenze der Winkeldispersion von Dünnschichtoptiken durchbrechen Prof. Dr. Malte Gather LP.PRO: Was ist das Besondere an diesem Verfahren? Gather: Indem wir den quantenmechanischen Effekt der starken Licht-Materie-Kopplung nutzen, sind wir in der Lage, Dünnschichtoptiken zu entwickeln, die die fundamentale Grenze der Winkeldispersion von Dünnschichtoptiken durch- brechen. Mit anderen Worten: Im Vergleich zu konventionel- len Dünnschichtoptiken zeigen unsere Polariton-Filter eine viel kleinere Verschiebung des transmittierten Spektrums un- ter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln. Änderungen des Spektrums mit dem Winkel waren bisher eine große Heraus- forderung für die Entwicklung hochleistungsfähiger optischer Beschichtungen. Wir erwarten, dass die Überwindung dieser grundlegenden Beschränkung neue und wesentlich effizien- tere optische Designs ermöglichen wird. Mischok: Unsere Filter funktionieren über die Kopplung von Licht in mehrschichtigen optischen Beschichtungen mit stark absorbierenden organischen Materialien. Diese Materialien werden strategisch als dünne Filme innerhalb des optischen Schichtstapels platziert, um eine maximale Licht-Materie-Wechselwirkung zu gewährleisten. Auf diese Weise wandeln wir den rein optischen Filter in einen Polari- ton-Filter um, der das Verhalten von Photo- nen und Materialresonanzen kombiniert. Bei herkömmlichen optischen Beschichtungen bemüht man sich, jegliche Absorption von Licht durch das Filtermaterial zu vermeiden, um eine maximale Transmission zu gewähr- leisten. Hier führen wir stattdessen gezielt eine starke Lichtabsorption bei bestimmten Wellenlängen ein. Etwas überraschend ist, dass dies die optische Qualität des Filters am Ende nicht negativ beeinträchtigt – Polariton- Filter können Transmissionswerte von bis zu 98% erreichen, ein Wert, den andere winkelunabhängige Filtertechnologien “ i k o h c s M s a e r d n A , E I P S : r e d l i B
Prof. Dr. Malte Gather nutzt den quantenmechani- schen Effekt der starken Licht-Ma- terie-Kopplung, um die fundamen- tale Grenze der Winkeldispersion von Dünnschicht- optiken zu durchbrechen Dr. Andreas Mischok ist besonders an Anwendungen in Lab-on-Chip-Geräten und für Computer Vision mit großem Sichtfeld interessiert 29 bisher nicht zeigen konnten. Diese sehr gute optische Per- formance war wirklich unerwartet und ist wahrscheinlich einer der Gründe, warum dieser Ansatz nicht schon früher erforscht wurde. LP.PRO: Sie haben sich entschieden, Ihre Erfindung schutz- rechtlich zu sichern. Warum halten Sie das für wichtig? Mischok: Die große Relevanz unserer Ergebnisse für die op- tische Industrie und verwandte Sektoren war uns früh be- wusst, und wir hatten die schutzrechtliche Sicherung immer auf dem Plan. Provendis hat für uns die Koordination der Patentanmeldungen übernommen. Im Rahmen der Bewer- bung auf das Förderprogramm ‚Go-Bio Initial’ des BMFTR zur biotechnologischen Integration unserer Filter sowie auf das Exist-Forschungstransferprogramm des BMWK und das Proof-of-Concept-Programm des Europäischen Forschungsrats wurden wir außerdem durch Markt- und Patentanalysen von Provendis unterstützt und konnten diese Projekte schließlich erfolgreich einwerben. LP.PRO: Was sind Ihre nächsten Schritte auf dem Weg zur Markteinführung? Mischok: Winkelunabhängige Filter geben Optik-Ingenieu- ren viel mehr Freiheit bei der Entwicklung neuer optischer Systeme – sei es ein Fluoreszenzmikroskop, eine Virtual- Reality-Brille oder ein optischer Sensor. Bisher konnten viele Filter nur dort gewinnbringend eingesetzt werden, wo Licht kollimiert ist, das heißt alle Lichtstrahlen parallel verlaufen. Durch die Aufhebung dieser Beschränkung können optische Komponenten miniaturisiert, zuverlässiger und kostengüns- > > > tiger gemacht oder völlig neu konzipiert werden. „ Diese sehr gute optische Performance war wirklich unerwartet Dr. Andreas Mischok“ DISPERSION BEI DÜNNEN SCHICHTEN Dünnschichtinterferenzen führen unweigerlich zu einer Änderung des Wellenvektors beim Kippen des Systems – die Resonanzmode verschiebt sich dann zu kürzeren Wellenlängen. Um diese Winkelabhängigkeit zu eliminie- ren, wird hier ein optischer Resonator verwendet, in dem sich ein absorbierendes organisches Material befindet. In diesem Resonator koppelt das Licht stark an elektronische Übergänge im organischen Material. Eine solche Schicht- struktur kann als Dünnfilm ausgeführt werden und ist als Bandpassfilter verwendbar. Die Besonderheit: Die transmittierte Wellenlänge hängt, anders als bei üblichen dielektrischen Fabry-Perot-Filtern, nicht vom Auftreffwinkel des Lichts ab. Hierdurch ergibt sich eine besonders präzise und schmalbandige Charakte- ristik, die nicht nur bei Bandpassfiltern, sondern auch bei schmalbandigen Fotodetektoren eingesetzt werden kann. Die sehr geringe Winkeldispersion sowie die Verwendung mechanisch flexibler Materialien ermöglichen den Einsatz der Technologie in Bioanwendungen, in der Mikrooptik und der Sensorik. Auch die Herstellung von extrem schmalban- digen Fotodetektoren über einen großen Wellenlängenbe- reich, von VIS bis NIR, ist möglich; ebenso sind Anwendun- gen in der Displaytechnik denkbar. Unter anderem werden die neuen Filter bereits in einem Projekt zur Entwicklung linsenfreier Fluoreszenzmikroskopie eingesetzt.
Dank exzellenter, winkelunabhängiger Transmissionseigenschaften und organischer Materialien können Polariton-Filter auf ultradünnen Folien eingesetzt werden 30 Polariton-Filter zeigen auch auf großflächigen Substraten eine homogene und winkelstabile spektrale Filterung LP.PRO TO GO Polariton-Filter koppeln Licht gezielt an organische Materialien. Die Technologie reduziert die Winkel- dispersion optischer Filter. Anwendungen reichen von der Sensorik bis zur computergestützten Bildverarbeitung mit weitem Sichtfeld. Herkömmliche Interferenzfilter (links) ändern ihre Transmissions- eigenschaften beim Verkippen, hier etwa von Grün nach Blau. Die neuartigen Polariton-Filter (rechts) zeigen dagegen ein sehr stabiles Spektrum, unabhängig vom Betrachtungswinkel. Wir sind besonders an Anwendungen unserer Technologie in Lab-on-Chip-Geräten und für Computer Vision mit großem Sichtfeld interessiert, einschließlich Lidar, aber wir sehen ein wirklich breites Potenzial in vielen weiteren Richtungen. Wir glauben, dass Polariton-Filter bereits in den nächsten Jahren in solchen Geräten zum Einsatz kommen können. Gather: Wir arbeiten aktiv daran, unsere Polariton-Filtertech- nologie auf den Markt zu bringen. Erst kürzlich hat sich un- ser Team im Rahmen des Exist-Forschungstransferprogramms eine umfangreiche Finanzierung des BMWK gesichert, um die Kommerzialisierung von Polariton-Filtern für die Computer Vision vorzubereiten. Ich glaube außerdem, dass organische Leuchtdioden, die auf einem ganz ähnlichen Polariton-Ansatz basieren, sehr interessante Möglichkeiten für die Display- industrie bieten. Ein großes Sichtfeld und gesättigte Farben werden dabei die Schlüsseleigenschaften für die Hersteller sein, um sich mit der nächsten Generation von Produkten vom Wettbewerb zu differenzieren. Allerdings gibt es auch noch eine Reihe grundlegender Fragen zu klären, zum Beispiel zur Funktionsweise von Polariton-Filtern und dazu, ob es letzt- lich Grenzen für die Flachheit ihres Winkelverhaltens gibt. LP.PRO: Danke für das Gespräch. ■ www.uni-koeln.de
Laserschweißen ohne Laserschutzzelle N E U ! 2 1I N E T K U D O R P 31 I M c i n o s n a c S : d l i B Die Lösung erfüllt alle An- forderungen an die industrielle Serienfertigung Mit der neuen Laserschweißoptik SCW (Safe Component Welding) ermöglicht Scansonic MI nach eigenen Angaben das Laserschweißen ohne Laserschutzzelle. Die kompakte Bearbeitungseinheit erfüllt die Anforderungen der Laser- klasse 1. Ein speziell entwickelter Schutzaufsatz ist dafür der an der Optik angebracht; eine Formdüse umschließt den Schweißbereich und verhindert so das Austreten von gefährlicher Laserstrahlung. Dafür wird sie individuell an die Geometrie des jeweiligen Werkstücks angepasst. Das Bedienpersonal soll dem Hersteller zufolge zu je- der Zeit zuverlässig geschützt sein, ohne dass eine zusätz- liche Einhausung verwendet werden muss. Lediglich eine einfache Roboterschutzzelle soll notwendig sein, was die Gesamtkosten im Vergleich zu klassischen Laserschweiß- systemen deutlich senken soll. Eine integrierte Bilderkennung deckt einen Arbeitsbe- reich von 5 mm x 25 mm ab. Anwenderinnen und Anwen- der können so mittels Teach-Verfahren die Position, an der geschweißt werden soll, sicher festlegen. Ein zentrales Element ist nach Angaben des Herstellers außerdem das umfassende Sicherheitssystem: Eine redundante Sensorik misst kontinuierlich den Abstand zwischen Werkstück und Formdüse. WEITERE INFORMATIONEN panoramaxx- hybrid Laser Serie Ein Helm für handgeführtes Laserschweissen und herkömmliches Lichtbogenschweissen. mehr unter A COOPERATION OF ENGINEERED LASER PROTECTION www.optrel.com/p-hybrid
Ultrakurzpuls- Laserdioden treiber Adressiert sämtliche Schritte der Batteriefertigung Mit dem iC-HSB, einem Laserdiodentreiber speziell für den Betrieb kurzwelliger Laserquellen, ergänzt iC-Haus seine iC-HS-Serie. Laut Anbieter ermöglicht er eine Laserdioden- Versorgungsspannung von bis zu 15 V und erschließt damit Anwendungen im blauen, grünen und vor allem im UV- Spektralbereich. E T K U D O R P 32 s u a H - C i : d l i B Der iC-HSB soll Anwendungen mit energiereichen, kurzwelligen Laserdioden zugänglich machen. Dies ist wichtig für fluoreszenz- basierte Analyseverfahren, bei denen spezifische Fluorophore gezielt angeregt werden müssen. Der iC-HSB ist auf präzise Ansteuerung im Gain-Switch- ing-Modus ausgelegt, bei dem Pikosekunden-Laserpulse erzeugt werden. Die Ausgangsparameter – Stromstärken bis 600 mA und Pulslängen ab 100 ps – lassen sich in fei- nen Abstufungen einstellen. Dies ist von Vorteil bei der Optimierung für fluoreszenzbasierte Anwendungen etwa in der Immunanalytik, Labordiagnostik und Medizintechnik. Der iC-HSB ermöglicht unter anderem die effektive De- tektion von Fluorophoren wie GFP-Derivaten oder dem Farbstoff 5-Tamra, die in der Markierung von Biomolekü- len – etwa Gensonden, Proteinen oder Antikörpern – eine zentrale Rolle spielen. Mit der Erzeugung kurzer, intensiver Laserpulse wird eine besonders hohe zeitliche Auflösung erreicht, was die Empfindlichkeit und Präzision bei der Detektion deutlich verbessert. f p m u r T : d l i B Trumpf-Laser eignen sich für Anwendungen in der Batteriefertigung, bis hin zum Recycling Trumpf nimmt für sich in Anspruch, bei der Batterieferti- gung für E-Autos in allen Segmenten die Effizienz zu ver- bessern: Das Unternehmen bietet lasergestützte Lösungen für die komplette Prozesskette der Batteriefertigung sowie für die Produktion von E-Motoren und für die Hochleis- tungselektronik von Elektroautos an. In der Elektrodenherstellung schneiden und schweißen Laser die Elektrodenfolien. In der Zellmontage, vor allem beim Fügen unterschiedlicher Materialverbindungen strom- führender Komponenten, sorgen sie für Qualität und Aus- beute. In der Produktion von Batteriemodulen und -packs sind sie entscheidend, um schnelle, feste und wiederholge- naue Verbindungen der Stromschienen zu erzeugen. Mit Lasern können Anwender auch Kühlplatten für die Batterien von E-Autos in Serie gasdicht schweißen. Das ge- lingt im Industriemaßstab nur mit Strahlformungstechnik wie der Multifokustechnologie von Trumpf, wie das Unter- nehmen betont. Mehr dazu online – über den QR-Code. Für das Recycling lassen sich Batterien mittels Laser- verfahren so zerlegen, dass Komponenten und Materialien wiederverwertet werden können. Laser schneiden Batte- riegehäuse auf und lösen Klebeflächen. derr laserbasierte Abtrag von Beschichtungen ermöglicht die effiziente Auf- bereitung von Ausschüssen aus der Elektrodenfertigung. WEITERE INFORMATIONEN WEITERE INFORMATIONEN
Industrietaugliche UV-LED-Aushärtung Schneller bohren, präziser steuern Für industrielle Beschichtungs- und Klebstoffanwendungen hat Excelitas ein robustes UV-LED-Aushärtungssystem ent- wickelt: Das Phoseon FireLine FL400-i baut laut Hersteller auf dem Modell FL400 auf; es bietet die gleiche optische Gleichmäßigkeit und hohe Dosierungsleistung. Ein neu entwickeltes IP66-Gehäuse soll die zuverlässige Funktion in stark verschmutzten Umgebungen gewährleis- ten, beispielsweise beim Auftragen von Rohrbeschichtun- gen und Metallveredelungen. Das Gehäuse verfügt über robuste Endkappen und eine verbesserte Fensterabdich- tung. Ein optionales Opferglas schützt die Optik vor Hitze, Staub und Kratzern. E T K U D O R P 33 h c e t o r e A : d l i B s a t i l e c x E : d l i B UV-LED-Aushärtungssystem FireLine FL400-i – robust und langlebig in indus- triellen Beschichtungsanwendungen Das UV-LED-Aushärtungssystem lässt sich dem Anbie ter zufolge variabel in Anlagen integrieren. Zur Versorgung mit Kühlwasser und -luft stehen glatte oder gezahnte Ar- maturen zur Verfügung. Das System unterstützt analoge, RS485- und Modbus-TCP-Protokolle für die Steuerung und Fernüberwachung. WEITERE INFORMATIONEN Automation1 ist die Grundlage für den DrillOptimi- zer – inklusive erweiterter Kalibrierungsfunktionen, sicherer Kommunikation und nahtloser Integration in kundenspezifische Maschinensteuerungen Mit DrillOptimizer erweitert Aerotech seine Steuerungslö- sung Automation1-iSMC um ein leistungsstarkes Feature für das hochdynamische Laserbohren mit Galvoscannern. Das speziell für das Bohren großer Stückzahlen an Durch- kontaktierungen entwickelte Programm soll Zykluszeiten spürbar reduzieren, selbst bei mehreren Millionen Bohrun- gen und bei konstant hoher Bearbeitungsqualität. DrillOp- timizer ist Bestandteil der AeroScriptPlus-Bibliothek und steht als benutzerfreundliche Oberfläche in Automation1 Studio sowie als .NET-DLL zur Verfügung. DrillOptimizer nutzt einen zweistufigen Optimierungs- ansatz, der sowohl die Pfadplanung als auch die Bewe- gungsparameter berücksichtigt. Zur Optimierung der Bewegungsabläufe berechnet DrillOptimizer den kürzes- ten Weg durch das gesamte Bohrmuster – innerhalb eines einzelnen Sichtfelds oder in Kombination mit einem Ser- votischsystem für ein unendliches Sichtfeld. Das spart Ver- fahrzeit und erhöht den Gesamtdurchsatz. Um Schritte und Setzungen zu optimieren, werden für jeden spezifischen Schrittabstand individuell passende Steuerparameter be- stimmt – ohne dass der Galvoscanner das vordefinierte Ab- setzfenster verlässt. WEITERE INFORMATIONEN
Kontaktlos, präzise, flexibel: Laser statt Stanzwerkzeug Laserschneiden gilt als zukunftsweisende Alternative zum klassi- schen Stanzen. Der Maschinenbauer Sonplas entwickelt Lösungen, um Batteriezellenfolien und andere Materialien effizient zu verarbeiten. Anwendungen reichen vom Automobilbau bis zur Medizintechnik. G N U T I E B R A E B L A R E T A M I 34 Neben der Montage von Roto- ren, Invertern und anderen Komponenten für elektrisch angetriebene Fahrzeuge liegt ein Schwerpunkt des Maschinenbauers Sonplas auf der Her- stellung von Batteriezellen. Das Unter- nehmen hat ein Verfahren auf Basis des Laserschneidens entwickelt, mit dem sich Folien von Lithium-Ionen-Batteriezellen effizient und nachhaltig bearbeiten las- sen. „Ein wichtiger Aspekt bei der Elek- trodenherstellung ist es, eine optimale Schnittkantenqualität zu erreichen“, sagt Luca Schmerbeck, Produktmanager bei Sonplas. „Um die Produktivität zu er- höhen, bieten wir Lösungen, mit denen unsere Kunden Batteriefolien im Rolle- zu-Rolle-Verfahren mit Laser schneiden können, das sogenannte Notching.“ Da- bei, so Schmerbeck, werden die Ränder der Folien on-the-fly bearbeitet. Der Prozess erfolgt bei sehr hohen Bahngeschwindigkeiten von bis zu 4 m/s. Eine Verschmutzung der Elektroden durch Partikel bleibt dabei aus. Dazu kommt: Das System bearbeitet unterschiedliche Geometrien ohne Anlagenumbau. Die größten marktüblichen Elektroden be- finden sich im Bearbeitungsbereich von 700 mm x 700 mm. „Die Endergebnisse überzeugen mit hoher Genauigkeit. Und weil bei diesem berührungs- losen Schneidvorgang der Wärme- eintrag gering ist, lassen sich ganz unterschiedliche Materialien bear- beiten – von Metall bis Papier, mit konstant guter Schnittqualität“, führt Schmerbeck weiter aus. „Damit kön- nen wir dieses Verfahren auf sämtli- che Branchen übertragen, in denen Folien wirtschaftlich geschnitten wer- den müssen.“ In der Blechbearbei- tung ist der Laser mittlerweile fester Bestandteil vieler Fertigungsprozesse und eine äußerst wirtschaftliche Al- ternative zum Stanzen. Präzise und hochflexibel Welches Verfahren geeignet ist, hängt von der Anwendung ab. Schmerbeck: „Der Laser ist meist klar im Vorteil. Das gilt unter anderem in Sachen Kanten- und Oberflächenqualität.“ Besonders wenn komplexe Konturen oder unterschiedliche Komponenten im Wechsel bearbeitet werden müs- sen, zeigt das Laserschneiden seine Stärken – das Verfahren arbeitet ef- fizienter, schneller und genauer. Zu- dem ist der Anwender flexibler beim > > > Produktwechsel. Sonplas aus dem niederbayerischen Straubing entwickelt flexible, skalier- bare Sondermaschinen für Bearbeitung, Montage und Prüfung, die nach Bedarf der Kunden mit externen Technologien ergänzt werden können. Das Unterneh- men verfügt zudem über eine hausei- gene Forschungs- und Entwicklungs- abteilung. Der Sondermaschinenbauer bietet Lösungen für Elektromobilität, Batteriezellenproduktion, Wasserstoff, hydroerosive Bearbeitung, Kraftstoff- einspritzung, Elektronik, Mechatronik und Hydraulik sowie Luftfahrttechnik. Bislang lieferte das Unternehmen eige- nen Angaben zufolge weltweit mehr als 1000 Sondermaschinen an Kunden aus der Automobil-, Automobilzuliefer- und Nutzfahrzeug industrie sowie aus der Luftfahrttechnik. s a l p n o S : r e d l i B
35 Abwickeleinheit des Laser- notchers: Flexibel einsetzbar für verschiedenste Rollenmaterialien in der Folienbearbeitung
36 Die Laserschneidstation ermöglicht präzises und schnelles Schneiden unterschiedlichster Konturen, ohne den Einsatz spezieller Werkzeuge Saubere Schnittkanten ohne Nachbearbeitung: Der Laserprozess schneidet präzise und reproduzierbar Die Sonplas-Anlage schneidet Batteriefolien im Rolle-zu-Rolle-Verfahren mittels Laser-Notching. Die Ränder werden On-the-Fly bearbeitet.
Während ein Laser unterschiedliche Kon- turen abfahren und der Betreiber Para- meter wie die Materialstärke flexibel einstellen kann, benötigt er beim Stan- zen für jedes Bauteil und jeden Werk- stoff das passende Stanzwerkzeug. Dieses nutzt sich aufgrund der gestanzten Ma- terialien ab, muss nachgeschliffen oder sogar getauscht werden. Das sorgt für Stillstandszeiten und Materialkosten – was den Einsatz eines Lasers je nach Be- triebszeit schnell amortisieren kann. In der Blechbearbeitung etwa lassen sich Einzelteile oder kleine Serien ohne Werk- zeugwechsel in einem Arbeitsgang kos- tengünstig fertigen. Einsatz in verschiedenen Branchen Mit seiner Vielfältigkeit können Betreiber das Laserschneiden in ganz verschiede- nen Branchen einsetzen – etwa in der Brennstoffzellentechnologie. In der Auto- mobilbranche gelten Brennstoffzellen als Hoffnungsträger für die zukünftige Ener- giegewinnung. Um sie kosteneffizient und mit hoher Qualität massenmarkttauglich herstellen zu können, setzen Fertiger im- mer häufiger Laser ein. Sie schneiden damit bis zu 100 µm dünne Metallplat- ten präzise und verschweißen diese an- schließend prozesssicher zu gasdichten Stacks. „Wir bei Sonplas können aktuell Stärken ab 8 µm bis zu 300 µm bearbei- ten“, verspricht Schmerbeck. Das Verfahren eignet sich unter ande- rem auch für die Medizintechnik, etwa um Filter zu fertigen. Hierfür spricht insbe- sondere der geringe Wärmeeintrag bei der berührungslosen Bearbeitung durch den Laserstrahl und das damit verbundene verzugfreie Schneiden. Der thermische Laserprozess sorgt für eine Versiegelung der Schnittkanten beim Zuschnitt synthe- tischer Textilien. „Der Anwender profi- tiert von sauberen und reproduzierbaren Schnittkanten. Eine Nachbearbeitung ist nicht mehr notwendig“, erklärt Schmer- beck. „Eigentlich können wir uns noch viele weitere Branchen vorstellen. Für jedes Material, das sich auf einer Rolle befindet, gibt es auch den passen- den Laser.“ Dazu gehört auch die gedruckte Elektronik. Dabei werden elektro- nische Bauelemente und Baugrup- pen vollständig oder teilweise mittels Druckverfahren produziert. Mit dem Laser lässt sich die auf einer Kunst- stofffolie aufgedruckte Elektronik ausschneiden. ■ www.sonplas.de LP.PRO TO GO Laserschneiden ersetzt Stanzen durch präzise, ma- terialschonende Bearbeitung von Folien und Blechen ohne Werkzeugverschleiß. Unterschiedliche Material- stärken und Konturen können ohne Umrüstzeiten gefertigt werden. Neben Batteriezellen lassen sich auch ultradünne Metallplatten, Filtermateria- lien und gedruckte Elektronik bearbeiten. 37 BUSCH Microsystems ist Ihr Systempartner für hochgenaue Positionier- & Bewegungslösungen - von der Einzelachse bis zu steckerfertigen Mehrachs- Plattformen. Unsere Systeme finden ihren weltweiten Einsatz in der Lasertechnik, Photonik, Halbleiter- & Displayfertigung. Maßgeschneidert Hochdynamisch Ultrapräzise JETZT MEHR ERFAHREN www.busch-microsystems.de
Komplettlösung für die Kamera-Fokusmessung Diffraktive Diffusoren und Strahlteiler für Laser E T K U D O R P 38 s c i t p o i r T : d l i B Mit CamTest Focus OEM wird die Fokusmessung an elektronischen Kameramodulen einfacher und effi- zienter Das neue Kameratestmodul CamTest Focus OEM von Triop- tics ermöglicht nach Angaben des Herstellers eine schnelle und präzise Überprüfung der Bildqualität von elektronischen Kameras. Das OEM-Modul soll sich besonders benutzer- freundlich und leicht in bestehende Fertigungslinien inte- grieren lassen. Es kann entweder als eigenständiges Gerät genutzt oder nahtlos in bestehende Produktionsprozesse ein- gebaut werden. Dies schließt die Handhabung von Prüflin- gen durch Roboter ein. Das Kameratestmodul bietet dem Hersteller zufolge zahlreiche Vorteile, darunter kurze Zykluszeiten von nur 2 s dank einer hohen Messgeschwindigkeit. Motorisierte Kollimatoren sollen dabei eine hohe Messpräzision ge- währleisten. Gesteuert wird das Modul über die Soft- ware ProCam Focus, die Algorithmen zur Auswertung der Bildqualität und Echtzeitanalyse bietet. Zusätzlich verfügt das Gerät über eine TCP/IP-Schnittstelle für schnelle Da- tenerfassung und Steuerung. Vorrangig ist das Kameratest- modul auf die Produktion ausgerichtet, eignet sich aber auch für den Einsatz in Forschung und Entwicklung. s c i t p O d n u m d E : d l i B Beide Produktlinien sind justagefrei und ab Lager lieferbar Edmund Optics bietet jetzt diffraktive Diffusoren und Strahlteiler des israelischen Herstellers Holo/OR als Stan- dardprodukte an – ohne die Verzögerungen, die kunden- spezifische Bestellungen mit sich bringen können. Die diffraktiven Diffusoren wandeln kollimierte Strahlen in quadratische oder kreisförmige Profile um, mit laut An- bieter hoher Homogenität und minimaler nullter Ordnung. Im Gegensatz zu polymerbasierten oder Mikrolinsendiffu- soren sind diese Produkte für hohe Zerstörschwellen und eine gleichmäßige Intensitätsverteilung ausgelegt, was eine bessere Prozessqualität bei höheren Laserleistungen ermöglichen soll. Anwendungsgebiete sind das Laserstrahl- schweißen, die Laserablation und medizinische Laserbe- handlungen. Die diffraktiven Strahlteiler teilen die Eingangsstrah- len in gleichförmige Punkt-Arrays auf, wordurch sie für Anwendungen beim Laserritzensowie für die 3-D-Sensorik und fraktionierte Laserbehandlungen der Haut geeignet sind. Die Strahlteiler sind für Nd:YAG- und CO2-Wellenlän- gen (355 nm, 532 nm, 1064 nm und 10,6 μm) optimiert und ermöglichen laut Anbieter einen höheren Durchsatz und verbesserte Wiederholbarkeit gegenüber Vergleichsproduk- ten sowie einen zuverlässigen Betrieb bei hoher Energie- belastung. WEITERE INFORMATIONEN WEITERE INFORMATIONEN
IDS integriert Sony IMX900 in uEye-Low-Cost-Modelle Thermografieanalyse beim Laserkunststoffschweißen s m e t s y S t n e m p o l e v e D g n i g a m I S D I : d l i B Neue uEye-Low-Cost-Kameras mit Sony Pregius IMX900 Kleine Kameragehäuse und dennoch leistungsfähige Senso- rik verspricht IDS Imaging Development Systems und inte- griert den Sony-Sensor IMX900 in ausgewählte Modelle der USB3-uEye- XCP-, XLS- und GigE-uEye-LE-Serien. Dies sind laut Anbieter kosteneffiziente Industriekameras, die auch in beengten Einbausituationen gestochen scharfe Aufnah- men liefern sollen. Als Teil der Sony-Pregius-S-Serie kombiniert der IMX900 hohe Auflösung, geringe Pixelgröße und sehr gute Bildqua- lität. Der Global-Shutter-Sensor mit 2,25-µm-Miniaturpixeln erreicht eine Auflösung von 3,2 MP (2048 x 1536) und ist für sich schnell bewegende Objekte geeignet – etwa in Au- tomatisierungs- und Inspektionsaufgaben. Ein weiteres Highlight des Sensors ist seine laut Anbie- ter außergewöhnliche NIR-Empfindlichkeit bei 850 nm. Das prädestiniert ihn für Anwendungen mit Infrarotbeleuch- tung, etwa in der Produktinspektion, in fahrerlosen Trans- portsystemen oder in autonomen mobilen Robotern. Dank einer gesteigerten Lichtempfindlichkeit im roten Spektral- bereich lassen sich auch feine Details wie Barcodes unter schwierigen Lichtverhältnissen erkennen. LPKF stellt mit Thermopro ein thermografisches Analyse- system speziell für das Laserkunststoffschweißen vor, das aus thermischen Daten, so der Hersteller, konkrete hand- lungsleitende Erkenntnisse gewinnt. Thermopro ist für die einfache Integration konzipiert – entweder als Nachrüstlö- sung für bestehende Produktionslinien oder als Teil einer jeden Neuinstallation aus dem LPKF-Produktportfolio für das Laserkunststoffschweißen. Die thermografische Analyse erfolgt direkt nach dem Schweißprozess, meist zykluszeitneutral und soll so Platz und Zeit sparen. Je nach Prozessart kann dieser Inline-Ansatz kon- ventionelle Qualitätskontrollstationen ersetzen oder das Prüfintervall für Zusatzprüfungen einsparen und so den Produktionsfluss effizient halten – inklusive Prozess- transparenz und Rückführbarkeit auf jede Produkt-ID. E T K U D O R P 39 F K P L : d l i B Thermopro verbindet spezialisierte Datenerfassung mit anwendungsorientierter Analyse Das System wandelt komplexe thermische Daten in mehr als 20 verschiedene Qualitätsparameter um. Diese um- fassende Analyse ermöglicht es Nutzern beispielsweise, Komponenten zu identifizieren, die anfängliche Dich- tigkeitstests bestehen, aber bei Temperaturwechseltests durchfallen würden. Die Daten sollen helfen, Prozesse für verbesserte Festigkeit und reduzierte Zykluszeiten zu opti- mieren und Materialeigenschafts- oder Prozessvariationen in Echtzeit zu überwachen. WEITERE INFORMATIONEN WEITERE INFORMATIONEN
E F F O T S K R E W - K T P O I 40 a r i s p O : r e d l i B Bereits eine auf ein Bauteil aufgebrachte Materialdicke von wenigen Zehntel Millimetern reicht für den Streueffekt
; Mehr Materialvielfalt: Lambertsche Streuung an Quarzglasdiffusoren Die gezielte Streuung von Licht spielt in lichttechnischen Anwendun- gen häufig eine zentrale Rolle. Entscheidend sind dabei geeignete Materialeigenschaften der Komponenten. Quarzglasdiffusoren ver- binden Stabilität mit Temperaturresistenz sowie optischer Präzision – und empfehlen sich somit für den Einsatz in der Photonik. AUTORIN Julia Kowal | freie Redakteurin 41 Diffusoren sind maßgebliche Elemente für die lambertsche Streuung von Licht. Sie be- finden sich in Alltagsgegen- ständen wie Smartphones, in hinterleuchteten Tasten im Auto und in komplexen optischen Systemen wie Pho- tometern, Radiometern, Spektrometern und Pyrometern. Um in der Lichttechnik die Beleuchtungsstärke zu messen, wird üblicherweise ein Radio- oder Fotometer verwendet, dessen Sensor das Licht aus dem gesamten Halbraum detektiert und gleichmäßig streut. Die Fotodiode allein kann das Licht ab einem gewissen Einfallswinkel nicht mehr einfangen, weshalb ein sogenannter Kosinusdiffusor eingesetzt werden muss, der das einfallende Licht immer gleich abgibt und daher ideal lambertsch ar- beitet. „Der Diffusor vergisst komplett die Einfallsrichtung“, beschreibt es Op- sira-Geschäftsführer Jürgen P. Weißhaar anschaulich. Quarzgläser als Basismaterial Für die Lichttechnik gibt es nur wenige Materialien, die lambertsche Streueigen- schaften aufweisen. In der Reflexion zum Beispiel kommt Bariumsulfat zum Einsatz, für transmissive Diffuso- ren wird häufig Polytetrafluorethy- len (PTFE) verwendet. Der Nachteil: Bariumsulfat lässt sich nicht abso- lut gleichmäßig auf die Materialien streichen und funktioniert nur in Re- flexion; PTFE kokelt bei Hitze an, zerkratzt leicht und neigt unter UV- Strahlung zu Fluoreszenz. „Hochwer- tige Quarzgläser wie Diffusil haben diese Nachteile hingegen nicht“, be- tont Weißhaar. So ist zum Beispiel der Werkstoff Diffusil bis 1000 °C einsetzbar, robust und unempfind- lich – auch bei der Verwendung von > > > Das süddeutsche Unternehmen Opsira entwickelt nach eigenen Angaben seit mehr als 25 Jahren optische Systeme unter Einsatz moderner Simulations- und Messtechnik und ist zusätzlich Vertriebspartner des hochreinen Quarzglases Diffusil. Als Vertriebspartner mit Know-how in der Streu- lichtmesstechnik kann Opsira zum Beispiel zu Lichtstreu- ungswendungen beraten sowie die passenden Messsysteme, Prüfstände und Ausstattungen für Lichtlabore direkt – und idealerweise maßgeschneidert – konzipieren und entwickeln. Dabei liegt der Fokus nach Aussage des Unternehmens auf den individuellen Kundenanforderungen.
Bei hochwertigen Quarzgläsern wer- den diese mit Chlorgas ausgewa- schen, der Gehalt der OH-Gruppen wird so auf nahezu null gesenkt; die Gläser erreichen dann eine hohe Transmission. „Optische Diffusoren mit einer solchen Mikrostruktur er- möglichen eine optimale lambertsche Streuung in einem weiten Wellenlän- gebereich von UV- bis IR und liefern genaue Ergebnisse in der Lichttech- nik“, so Weißhaar. Diffusoren für die Photonik Die Entwicklung der Diffusoren schreitet fort, um die Einsatzmög- lichkeiten zu verbessern. „Herstel- ler arbeiten derzeit an Materialien, die noch geringer dotiert sind“, be- richtet Weißhaar. Neben den bisheri- gen Dotierungen von 300, 1500 und 2000 soll es künftig auch Diffusoren mit geringerer Dotierung geben. Für Anwendungen in der Photonik eig- nen sich neben dem – aus Weißhaars Sicht einzigartigen – Werkstoff Diffu- sil die Materialien Verusil und Zerosil. Verusil ist ein glasklares Quarzglas für optische, analytische und tech- nische Anwendungen, Zerosil ist absolut absorbierend und wird bei- spielsweise für Strahlfallen oder Neu- tral-Dichte-Filter verwendet. Effizient trotz wenig Material Hochwertige Quarzgläser wie Diffusil bieten im Vergleich zu anderen Ma- terialien entscheidende Vorteile für den Einsatz in Diffusoren: Sie sind hochrein, hitzebeständig, dicht, resis- tent und ermöglichen selbst bei ge- ringem Materialeinsatz eine präzise lambertsche Streuung. Die kontinu- ierliche Weiterentwicklung in diesem Bereich führt zu immer leistungsfä- higeren Diffusoren mit optimierten Materialeigenschaften. ■ www.opsira.de 42 Diffusil-Diffusoren sind das ideale Streuelement für Lichtquellen und optische Sensoren Säuren – und arbeitet bereits ab ei- ner Stärke von wenigen Zehntel Milli- metern lambertsch. Erhältlich ist das Material in unterschiedlichen Dotie- rungen: 300, 500, 1000 oder 2000 Millionen Bläschen pro Kubikzenti- meter. Bei der Auswahl des Quarz- glases empfiehlt Weißhaar, darauf zu achten, dass die Bläschen, die als Streuzentren innerhalb des Diffusors dienen, homogen verteilt und gleich groß sind. Das Material muss mög- lichst rein sein, das heißt, es sollte keine OH-Gruppen mehr enthalten. LP.PRO TO GO Quarzglasdiffusoren ermöglichen stabile, temperatur- resistente und präzise lambertsche Streuung für opti- sche Anwendungen. Im Vergleich zu PTFE oder Bariumsulfat sind sie robuster, hitzebeständig und fluoreszieren nicht unter UV-Licht. Materialien wie Diffusil, Verusil und Zerosil erweitern das Spektrum für Photonikapplikationen dank unter- schiedlicher Streu- und Absorptionseigenschaften.
IR-Gasleckdetektor Der PICO640S Broad Band 7-14 von Lynred ist ein unge- kühlter Infrarotdetektor für das Optical Gas Imaging (OGI). Der Detektor ist für Anwendungen in der Öl- und Gasin- dustrie gedacht und bietet sich laut Hersteller als eine kos- tengünstige, hochauflösende Lösung für die kontinuierliche Leckageerkennung an. Mit dem erweiterten Spektralbereich von 7 µm bis 14 μm Wellenlänge ist der Detektor für Treibhausgase optimiert, darunter Methan (CH4), Schwefeldioxid (SO2) und Schwe- felhexafluorid (SF6). Der Detektor bietet VGA-Auflösung (640 x 480 Pixel), eine hohe Empfindlichkeit (NETD von 30 mK), die eine Leck suche bereits im Frühstadium ermöglicht, und einen niedrigen Leistungsbedarf von <130 mW, vorteilhaft für den Einsatz in eingebetteten Systemen. E T K U D O R P 43 d e r n y L : d l i B Der Detektor lässt sich für die stationäre Überwachung an Ventilen und Pipelines einsetzen WEITERE INFORMATIONEN Hexapod für industrielle 24/7-Prozesse Für präzisionskritische Fertigungspro- zesse mit hohen Zykluszahlen eig- net sich der Industriehexapod H-815 von Physik Instrumente (PI). Das parallelkinematische Präzisionssystem mit sechs Freiheitsgraden wurde dem Hersteller zufolge speziell für den Einsatz in auto- matisierten 24/7-Prozes- sen entwickelt: mit einer Wiederholgenauigkeit von ±0,05 µm, einer kleinsten Schrittweite von 50 nm und integrierten Absolutencodern. Hexapod H-815 für den industriellen Dauerbetrieb Typische Anwendungen sind die Montage von Linsen und Ka- meramodulen, die automatisierte Ausrichtung optischer Komponenten, die Positionierung in Reinraum- oder OEM- Umgebungen sowie Prüf- und Kalibrierprozesse in der Qualitätssicherung. Mikrometerskala. Dank der absoluten Enco- der stellt der H-815 die Positionsdaten ohne Referenzierung beim Systemstart bereit; ebenso nach Stromausfällen oder Neustarts. Integrierte Brem- sen sollen für eine verlässliche Handhabung sowie für Prozess- sicherheit sorgen. I P Gesteuert wird der H-815 d l i : B über den Motion Controller C- 887.4xx1 in Kombination mit der PIMikroMove-Software. Zu den Sicherheitsfunktionen des Controllers zählen unter ande- rem die SIL-3-Zertifizierung sowie ein Anschluss für Sicherheitsrelais, die den Hexapod, so der Anbieter, für sicherheitskritische Applikationen befähi- gen. Optional lässt sich der Motion Controller für präzise Alignmentroutinen mit hochauflösen- den, schnellen Analogeingängen ausstatten. Das parallelkinematische System bietet sechs präzise steuerbare Freiheitsgrade und trägt Nutzlasten bis 10 kg. Der frei definierbare Drehpunkt ermöglicht laut Herstel- ler eine präzise Anpassung der Bewegungsplattform an spezifische Anforderungen, etwa beim Ausrichten auf der WEITERE INFORMATIONEN
G N U B E G D L I B E M R Ä W 44 r i l F : r e d l i B Die Flir A8583 mit Fünffach- Mikroskopoptik Mit Thermografie zu effizienterer Elektronikkühlung Das Wärmemanagement ist eine zentrale Herausforderung in der Elektronik. Um einen besonderen thermischen Effekt zu analysieren, verwendet ein Forscher- team hochauflösende Wärmebildtechnik und Analysesoftware von Flir. Kleinste Temperaturänderungen lassen sich damit in Echtzeit und hochauflösend erfassen. AUTOREN Joachim Templin, Sales Manager R&D/Science & Automation bei Flir Frank Liebelt, freier Journalist
Die Untersuchung des elek- trokalorischen Effekts dient der Entwicklung energieeffi- zienter Kühlsysteme, die das Wärmemanagement in der elektronischen Schaltungstechnik revolu- tionieren könnten. Der elektrokalorische Effekt ist ein physikalisches Phänomen, bei dem dielektrische Materialien in ei- nem elektrischen Feld Temperaturände- rungen erfahren. Forschende der Queen’s University in Belfast/Nordirland haben sich dieser Aufgabe in einem Projekt an- genommen und mittels Wärmebildgebung dielektrische Materialien untersucht. Da es sich dabei um sehr geringe und sehr schnelle Temperaturänderungen handelt, war eine hochempfindliche und hochauf- lösende Wärmebildlösung erforderlich, die diese Dynamik in Echtzeit sichtbar macht. Butler Technologies stellte der Queen’s University hierfür die gekühlte MWIR-Kamera Flir A8583 mit Fünffach- Mikroskopoptik sowie die Software Flir Research Studio zur Verfügung. Dieses Hochgeschwindigkeits-Wärmebildsystem wurde speziell für präzise wissenschaft- liche Messungen entwickelt. Thermische Reaktion in Echtzeit Im Rahmen der Untersuchungen legten die Forschenden eine Rechteckspannung an unterschiedliche Proben, darunter dünne Drähte und mehrschichtige Plat- ten. Mit der hochsensiblen Wärmebild- technik beobachteten sie thermische Fluktuationen in den dielektrischen Ma- terialien in Echtzeit. Dabei konnten sie vorübergehende thermische Veränderun- gen erfassen und die thermischen Reakti- onen der Materialien unter verschiedenen Bedingungen analysieren. Mithilfe der gekühlten Hochgeschwindigkeits-Wärme- bildkamera konnte die Messgenauigkeit erheblich verbessert werden, da ein Li- nearkühler den Detektor auf eine Tem- peratur von etwa 77 K abkühlt. Den Forschenden gelang es, ther- mische Fluktuationen mit der gleichen Frequenz des elektrischen Impulses zu In Verbindung mit der Flir-Software ließen sich zeitabhängige elektrokalorische Temperaturänderungen präzise messen 45 Die Fünffach- Mikroskopoptik sorgte für eine hohe Ortsauf- lösung in den Wärmebildern identifizieren und den elektrokalori- schen Effekt in Echtzeit zu bestätigen. Hiermit legten sie die Grundstein für genauere Untersuchungen dazu, wie elektrokalorische Materialien unter verschiedenen Bedingungen reagie- ren und inwieweit sich diese Materi- alien für Halbleiterkühltechnologien eignen könnten. Fazit Die Industrie sucht nach energieef- fizienten Lösungen im Elektronik- Wärmemanagement. Die Ergebnisse dieser Forschung liefern Erkenntnisse für die Entwicklung elektrokalori- scher Werkstoffe, die sich möglicher- weise in der nächsten Generation nachhaltiger Kühltechnologien ein- setzen lassen. Hochsensible Wärme- bildsysteme wie die Flir A8583 sollen dazu beitragen, das Wissen in der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der elektrokalorischen Materialien zu erweitern. ■ www.flir.de LP.PRO TO GO Ein Forscherteam nutze zur Untersuchung des elektro- kalorischen Effekts Wär- mebildtechnik von Flir mit hoher Empfindlichkeit und Auflösung. Thermische Reaktionen auf Spannungspulse in dielek- trischen Materialien ließen sich in Echtzeit messen und analysieren. Die Erkenntnisse eröffnen Chancen für effizientere und nachhaltigere Kühl- methoden in der Elektro- nikindustrie.
Longpass-Filter für die Raman-Spektroskopie XYZ-Werkzeugpositionierung auf großer Fläche Newport ODiate, Raman Longpass Optical Filter von MKS, basieren auf einer Dünnfilmbeschichtung von Newport und bieten laut Hersteller eine hohe Empfindlichkeit. Die Raman-Filter blockieren die Rayleigh-Streuung mittels ho- her optischer Dichte (≥ OD 6) und erreichen eine hohe Transmission der Stokes-Raman-Streuung (≥ 93% Tavg) so- wie abgegrenzte Wellenlängenübergänge mit einer Kan- tensteilheit ≤ 0,5 %. E T K U D O R P 46 S K M : d l i B Die hartbeschichtete dielektrische Konstruktion der optischen Filter gewährleistet langfristige Stabilität, Haltbarkeit und hohe Laserbeständigkeit Die ODiate-Raman-Edge-Filter sind optimiert, um die Laserwellenlängen von 488 nm, 532 nm, 632,8 nm und 785 nm zu blockieren. Weitere Wellenlängen sollen dem Hersteller zufolge ergänzt werden. Sowohl Standard- als auch kundenspezifische Konfigurationen sind laut MKS verfügbar. ODiate Raman Longpass Optical Filter eignen sich nach Angaben des Herstellers für die konfokale Raman-Mikro- skopie, tragbare Raman-Systeme und industrielle Raman- Tests in Forschung und Industrie. Sie unterstützen präzise Messungen zur Charakterisierung von Materialen, in Diag- nosesystemen und in der Wirkstoffforschung, etwa in der Materialwissenschaft, Biotechnologie, Medizin, Forensik und den Umweltwissenschaften. i s w O : d l i B Kombiniert überkopfgeführtes Positionieren mit hoher Dynamik und modularer Konfiguration Mit dem XYZ-Gantry GantX adressiert Owis Positionier- anwendungen, die Dynamik, Wiederholgenauigkeit und variable Konfiguration erfordern. Zwei synchronisierte X-Achsen und eine Z-Achse auf der Brücke ermöglichen eine überkopfgeführte Positionierung bei unbewegtem Ob- jekt. GantX eignet sich insbesondere für empfindliche oder großflächige Werkstücke. Das Produkt vereint eisenlose Linearmotoren mit hochauflösender Absolutmesstechnik und präzisen Ku- gelumlaufführungen. Owis realisiert damit Positionier- genauigkeiten unter 50 µm und Wiederholgenauigkeiten unter 0,5 µm. Die Verfahrgeschwindigkeiten erreichen bis zu 1400 mm/s – bei einer Beschleunigung von bis zu 10 m/ s², auch unter hohen Lasten. Die Konstruktion mit bewegtem Bearbeitungskopf soll Vibrationen minimieren und die Prozessstabilität verbes- sern – etwa in der optischen Messtechnik, bei empfindli- cher Mikrobearbeitung oder in der Halbleitertechnik. Owis konfiguriert GantX individuell: Stellwege, Achs- layout, Schnittstellen und Steuerung lassen sich kunden- spezifischen Anforderungen anpassen. Ein optionaler Granitunterbau, zusätzliche Achsen oder eine Integration in bestehende Automatisierungslösungen sind laut Herstel- ler möglich. Schnittstellen wie EtherCAT und CANopen so- wie parametrierte Motortreiber erleichtern die Anbindung. WEITERE INFORMATIONEN WEITERE INFORMATIONEN
Mehrkamerasystem im Taschenbuchformat UV-Industrielaser mit hoher Lebensdauer Die Laserserie Spectra-Physics Talon APX von MKS erwei- tert die Talon-Produktfamilie um kompakte, nach Angaben des Herstellers sehr zuverlässige ultraviolette Nanosekun- denlaser. Die Laser liefern durchschnittlich eine UV-Leis- tung zwischen 15 und 30 W bei einer Pulsenergie von bis zu 300 µJ. Mit einer UV-Lebensdauer von 40 000 Stunden im 24/7-Betrieb arbeiten die Talon-APX-Laser dem Anbieter zufolge länger als fünf Jahre. Ausfallzeiten in der Fertigung ebenso wie Wartungsaufwände sollen sich deutlich mini- mieren lassen. Die Serie basiert auf der Talon-Plattform, integriert darüber hinaus aber Funktionen wie echte Erst- pulskontrolle, Puls-on-Demand (PoD) und positionssyn- chronisierter Output (PSO). E T K U D O R P 47 l o r t n o C & n o i i s V : d l i B Kompaktes Multitalent: das Mehrkamerasystem Vicosys 6100 800 g leicht und kaum größer als ein dickes Taschenbuch ist das Mehrkamerasystem Vicosys 6100 von Vision & Con- trol. Der Hersteller empfiehlt es für optische Positionie- rung, Qualitätskontrolle, thermografische Überwachung oder komplexe Inline-Prüfprozesse. Bis zu 16 Kameras können gleichzeitig angeschlossen werden, darunter auch Thermografie- und SWIR-Modelle. Es werden mehr als 300 Industriekameramodelle, beispiels- weise von Allied Vision, Flir, Basler oder IDS, unterstützt. Intels Atom-x6425RE-Prozessor sorgt in Kombination mit 8 GB Arbeitsspeicher sowie einer 32-GB-Compact-Flash- Karte für effiziente und stabile Verarbeitung der Bilddaten. Das Gerät kommt ohne Lüfter aus und ist laut Anbie- ter sehr wartungsarm. Im typischen Betrieb benötigt es nach dessen Angaben 21 W an elektrischer Leistung, die maximal auf 47 W ansteigen kann. Mit der grafischen Softwareplattform vcwin sollen sich ohne tiefgreifende Pro- grammierkenntnisse auch komplexe Bildverarbeitungsauf- gaben intuitiv und effizient erstellen lassen. Für die Anbindung an bestehende Prozesse stehen acht digitale Ein- und Ausgänge, zwei RS232-Schnittstellen so- wie ein 2,5 Gbit/s breiter Ethernet-Port, viermal USB 3.2 und einmal USB 2.0 zur Verfügung. Externe Monitore wer- den über zwei DisplayPort-1.2-Ausgänge mit einer Auflö- sung von bis zu 4096 x 2160 Pixel bei 60 Hz angesteuert. S K M : d l i B Nach Aussage des Herstellers er- reicht die Laserserie industrieweit die längste UV-Lebensdauer bei einer Leistung von 15 bis 30 W Alle Komponenten des Lasers, inklusive der Steuerelektro- nik und der Laserdioden, befinden sich in einem einzigen kompakten und leichten Laserkopf. Diese Integration soll eine höhere Zuverlässigkeit des Systems, reduzierte Kom- plexität und vereinfachte Installation des Lasers gewähr- leisten. Die Laser dieser Serie sind dem Hersteller zufolge klimabeständig und durch umfangreiche Tests unter extre- men Bedingungen zertifiziert. Sie arbeiten vollständig au- tomatisiert und computergesteuert. Sie eignen sich für hochvolumige Fertigungsumgebun- gen, die Langzeitstabilität in Bezug auf Leistung, Strahl- qualität und Genauigkeit erfordern. 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 48 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
LMB Lösungen für optimale Produktionsabläufe LMB Lasermaterialbearbeitungs GmbH Schmölestraße 13, D-58640 Iserlohn Tel.: +49 (0)2371 152-100, Fax: -190 dienstleistung@lmb-gruppe.de www.lmb-gruppe.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 SITEC Industrietechnologie GmbH Lasermaschinen, Automatisierung, Serienfertigung zur Lasermaterialbearbeitung Tel.: +49 (0)371 4708-241 www.sitec-technology.com 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-Schneiden LMB Lösungen für optimale Produktionsabläufe LMB Lasermaterialbearbeitungs GmbH Schmölestraße 13, D-58640 Iserlohn Tel.: +49 (0)2371 152-100, Fax: -190 dienstleistung@lmb-gruppe.de www.lmb-gruppe.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-Markieren LMB Lösungen für optimale Produktionsabläufe LMB Lasermaterialbearbeitungs GmbH Schmölestraße 13, D-58640 Iserlohn Tel.: +49 (0)2371 152-100, Fax: -190 dienstleistung@lmb-gruppe.de www.lmb-gruppe.de Lasermikrobearbeitung 3D-Micromac AG Micromachining Excellence www.3d-micromac.com sales@3d-micromac.com Tel.: +49 371 40043-222 TRUMPF Laser- und Systemtechnik SE Johann-Maus-Straße 2 D-71254 Ditzingen Tel.: +49 (0)7156-303 30862 info@trumpf.com, www.trumpf.com Material / Werkstoff I S N H C I E Z R E V N E L L E U Q S G U Z E B 49 TRUMPF Laser- und Systemtechnik SE Johann-Maus-Straße 2 D-71254 Ditzingen Tel.: +49 (0)7156-303 30862 info@trumpf.com, www.trumpf.com Folit GmbH Lasermarkierfolien selbstklebend von 3M u. tesa bei FOLIT GmbH Tel.: +49 7154 8225-80 info@folit.de www.folit.de Oberflächenbearbeitung Laser- Fertigungstechnik Systemperipherie der Laser-Fertigungstechnik TRUMPF Laser- und Systemtechnik SE Johann-Maus-Straße 2 D-71254 Ditzingen Tel.: +49 (0)7156-303 30862 info@trumpf.com, www.trumpf.com BUSCH Microsystems GmbH Hochpräzise Positioniersysteme für dynamische Laseranwendungen www.busch-microsystems.de Tel.: +49 671 2013310
I S N H C I E Z R E V N E L L E U Q S G U Z E B 50 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 Laser-Mess- und -Prüfsysteme 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 OWIS GmbH Optische Strahlführungssysteme und Positionierer Im Gaisgraben 7, D-79219 Staufen i. Br. www.owis.eu Soliton Laser- und Messtechnik GmbH Talhofstraße 32, D-82205 Gilching Tel.: +49 (0)8105 77920 info@soliton-gmbh.de www.soliton-gmbh.de 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 Optoelektronische Mess- und Analysesysteme OWIS GmbH Optische Strahlführungssysteme und Positionierer Im Gaisgraben 7, D-79219 Staufen i. Br. www.owis.eu 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 Laserkühlung DELTATHERM Hirmer GmbH Bövingen 122, D-53804 Much Tel.: +49 2245 6107-0, Fax: -10 info@deltatherm.de www.deltatherm.de HYDAC Thermo Systems GmbH Winterbruckenweg 30 D-86316 Friedberg Tel.: +49 (0)821 74771-4 www.hydac.com Luftreinhaltung Donaldson BOFA Rauchabsaugung + Filtrierung Tel.: +44 (0)1202 699 444 bofavertrieb@donaldson.com www.donaldsonbofa.com 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
Laserschutzausrüstung 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 Stromversorgung Meerstetter Engineering GmbH Laserdriver und TEC Controller Schulhausgasse 12 CH-3113 Rubigen www.meerstetter.ch SCHULZ-ELECTRONIC GmbH Dr.-Rudolf-Eberle-Straße 2 D-76534 Baden-Baden Tel.: +49 7223 9636-0 www.schulz-electronic.de Optik Optische Komponenten AHF analysentechnik AG High-End optische Filter Kohlplattenweg 18, D-72074 Tübingen info@ahf.de, www.ahf.de Tel.: +49 (0)7071 53952-00 INGENERIC GmbH Zum Carl-Alexander-Park 7 D-52499 Baesweiler Tel.: +49 2401 804-70400 Fax: +49 2401 804-70499 contact@ingeneric.com www.ingeneric.com KORTH KRISTALLE GMBH D-24161 Altenholz / Kiel Tel. +49 (0)431 36905-0 info@korth.de www.korth.de MERSEN Deutschland GmbH & Co. KG / Division optoSiC Baierbrunner Straße 39, D-81379 München Tel.: +49 (0)89 7807 239-0 info.munich@mersen.com www.optosic.com OPTEC JENA GmbH D-07751 Schorba, Am Amselberg 1 Tel.: +49 3641 236150 info@optec-jena.com www.optec-jena.com Kristalle I S N H C I E Z R E V N E L L E U Q S G U Z E B 51 Optoelektronik Optoelektronische Bauelemente Chips 4 Light GmbH Am Kühlen Kasten 8 D-93161 Sinzing Tel: +49 9404 64133-0 info@chips4light.com www.chips4light.com Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH Arzbergerstraße 10 D-82211 Herrsching Tel.: +49 (0)8152 375-100 info@hamamatsu.de www.hamamatsu.de Faseroptik CeramOptec GmbH Siemensstraße 44 D-53121 Bonn Tel.: +49 (0)228 97967-0 sales@ceramoptec.com www.ceramoptec.com fiberware GmbH Bornheimer Straße 4 D-09648 Mittweida Tel.: +49 3727 959250 sales@fiberware.de www.fiberware.de B&M Optik GmbH Am Fleckenberg 20 D-65549 Limburg Tel.: +49 (0)6431-98600 vertrieb@bm-optik.de KORTH KRISTALLE GMBH D-24161 Altenholz / Kiel Tel. +49 (0)431 36905-0 info@korth.de www.korth.de 2000 Northeast Expressway Norcross, GA 30071 USA www.Lightera.com udo.fetzer@lightera.com Phone: +49 7024 8689300
Laser-Systeme und -Systemtechnik 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 Programmiersysteme CAM-Service GmbH Tel.: +49 (0)511 97 93 97 90 info@cam-service.com www.cam-service.com 2D + 3D Laser Software SWS-Laser Solutions GmbH Wildmoos 3b D-82266 Inning am Ammersee Tel.: +49 (0)8143 9997920 info@swslaser.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 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 LightGuideOptics Germany GmbH Werner-von-Siemens-Straße 39 D-53340 Meckenheim Tel.: +49 2225 7095-320 sales@lightguide.de www.lightguide.de LWL – Lichtwellenleiter CeramOptec GmbH Siemensstraße 44 D-53121 Bonn Tel.: +49 (0)228 97967-0 sales@ceramoptec.com www.ceramoptec.com fiberware GmbH Bornheimer Straße 4 D-09648 Mittweida Tel.: +49 3727 959250 sales@fiberware.de www.fiberware.de LWL – Komponenten FLEXA GmbH Kabelschutzsysteme Darmstädter Straße 184, D-63456 Hanau Tel.: +49 (0)6181 677-0 www.flexa.de info@flexa.de Systemintegration Laser-Medizintechnik CeramOptec GmbH Siemensstraße 44 D-53121 Bonn Tel.: +49 (0)228 97967-0 sales@ceramoptec.com www.ceramoptec.com 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 Nähere Informationen Felchner-Medien GmbH Mediaberatung | Andrea Dyck Tel.: +49 8341 96617-84 | ad@felchner-medien.de lppro.felchner-medien.de
E B A G S U A R E S E D R E N T R A P I 53 PARTNER DIESER AUSGABE ADI Aerotech Busch Microsystems Edmund Optics Empa ETH Zürich Excelitas Felchner Medien Ferdinand-Braun-Institut (FBH) Fiberware Fleet Events (W3+Fair) Flir Fraunhofer ILT Fraunhofer IOF Fraunhofer IPMS iC-Haus IDS Imaging Development Systems Laser Components LPKF Lynred MKS (Newport) MKS (Spectra-Physics) Opsira Optrel Owis Physik Instrumente ((PI) Saar-Universität Scansonic Sonplas Toptica Photonics Trioptics Trumpf Universität Köln Universität Paderborrn Universität Wien Vision & Control Zeiss Titel, 6 33 37 38 18 26 33 U2, U3, U4 20 3 9 44 22 14 16 32 39 53 39 43 46 47 40 31 46 43 13 31, 54 11, 34 12 38 32 28 12 17 47 11 Faserspleißgerät mit Endflächenanzeige s t n e n o p m o C r e s a L : d l i B Das Gerät eignet sich für komplexe Fasertypen wie Hohlkern- und Multicore-Fasern Das Faserspleißgerät Fitel S185EVROF (Vertrieb: Laser Compo- nents) ermöglicht laut Anbieter das nahezu verlustfreie Splei- ßen von Hohlkern- und Multicore-Fasern. Der End-View-Modus liefert über Spiegel hochauflösende Bilder der Faserendflächen. Zusätzlich zu den üblichen Seitenansichten erlauben diese eine noch präzisere Ausrichtung der Fasern. So lässt sich zum Bei- spiel bei Multicore-Fasern die Position der einzelnen Faserkerne genau bestimmen und mithilfe von überlagernden Endansichten perfekt ausrichten (Composite Image Technology). Das Faserspleißgerät basiert auf dem Drei-Elektroden-System mit Ring-of-Fire-Lichtbogenentladung. Die Elektroden sind hier- bei in einem Dreieck um die Faser angeordnet und erzeugen ein ringförmiges, symmetrisches Plasma, in dem die Faser gleichmä- ßig von allen Seiten erhitzt wird. So sollen asymmetrische Span- nungen oder Verformungen verhindert werden. Das kompakte, tragbare Gerät unterstützt Faserdurchmesser von 80 μm bis 800 μm und erreicht bei der Rotationsausrichtung eine Genau- igkeit von 0, 1°. Bei G.652-Singlemode-Fasern liegt der typische Spleißverlust laut Anbieterangaben bei 0,014 dB. Das Spleißgerät eignet sich als Lösung für komplexe Glasfa- serinfrastrukturen in Rechenzentren, Telekommunikation, For- schungseinrichtungen und Spezialnetzwerken. WEITERE INFORMATIONEN
Schwerpunktthema Batteriezellen im Sekundentakt verschweißen y r o t c a F n u B t e e w S / m o c . k c o t s i : d l i B . 5 2 0 2 5 0 E B A G S U A U A H C S R O V 54 Die Fertigung einer Fahrzeugbatterie ist im Vergleich zum Treibstofftank ungleich komplexer. Eine der Auf- gaben: Für einen Batteriepack müssen viele Einzelzel- len fehlerfrei kontaktiert werden. Bergmann & Steffen, ein Spezialist für Schweiß- und Verbindungstechnik. hat dafür auf Anfrage eines Automobilherstellers das ‚Scanwalker’-System entwickelt, welches Bildverar- beitung, schnelle Spanntechnik und Laserschweißen kombiniert: Linearantriebe bewegen Spannmasken von Batteriezelle zu Batteriezelle, um dort die Zellverbin- der zu fixieren – wobei ihre Bewegung einem Gehen ähnelt. Im Scanwalker kommt unter anderem der kom- pakte FCW-Scanner von Scansonic zum Einsatz. Redaktionsschluss: 14.08.2025 Anzeigenschluss: 28.08.2025 Die nächste Ausgabe der LP.PRO erscheint am 15.09.2025 WEITERE INFORMATIONEN 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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