UKP-Laser erobern Makrobearbeitung

"Die Herausforderung ist dabei, wie die Photonen auf das Werkstück gebracht werden können", beschreibt Gillner.

Viele innovative Technologien dafür wurden kürzlich vorgestellt: Von neuen Laserstrahlquellen über schnelle Scannersysteme und neue Strahlformungskonzepte bis hin zu vollständig automatisierten und digitalisierten Prozessen reichen die aktuellen Beispiele.

UKP-Laser bis 100 W sind inzwischen im Markt angekommen, Systeme mit mehreren 100 W sind verfügbar und werden schon in erste Maschinen integriert. Dazu kommen demnächst UKP-Laser im Multi-kW-Bereich, wie sie die Fraunhofer-Institute für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena sowie für Lasertechnik ILT in Aachen im Fraunhofer Cluster of Excellence "Advanced Photon Sources" entwickeln. Beide Institute haben in den letzten Monaten neue Weltrekorde vorgelegt: Die Jenaer Gruppe zeigte 3,5 kW mittlere Ausgangsleistung aus einem Faserlasersystem und die Aachener 500 W bei nur 30 fs Pulsdauer mit einem Yb:Innoslab-Laser. 

Insgesamt arbeiten im Fraunhofer Cluster "Advanced Photon Sources" 12 Institute. Gemeinsam wollen sie neu entwickelte Strahlquellen zusammen mit entsprechender Systemtechnik für verschiedenste Anwendungen in zwei Applikationslaboren in Jena und Aachen zur Verfügung stellen.

"Der Laser ermöglicht eine durchgehende Prozesskette für die Digitale Photonische Produktion" – so lautet die Vision des scheidenden Institutsleiters des Fraunhofer ILT, Prof. Reinhart Poprawe. Voraussetzung dafür ist nicht nur eine enge Verzahnung der verschiedenen Prozesse, sondern auch ein tiefes Prozessverständnis und eine schnelle und effiziente Simulation der Laser-Werkstoff-Wechselwirkungen. Markus Niessen vom Fraunhofer ILT diskutierte die dafür gängigen Ansätze und wie sich mit einem reduzierten Modell die Rechenzeit dramatisch reduzieren lässt. Mikroskopische Wechselwirkungsprozesse und Materialeffekte werden dabei getrennt von makroskopischen Effekten betrachtet. Langfristig hat Niessen eine klare Strategie: "Unser Ziel ist die first-time-right-Fertigung."

Der Fortschritt der UKP-Lasertechnik lässt sich inzwischen an der Qualität der Anwendungen ablesen. So auch bei Claus Dold, EWAG AG, Experte für die Herstellung von Werkzeugen aus ultraharten Materialien. Er erklärt, wie hervorragend sich mit dem UKP-Laser polykristalline Diamanten oder Karbidmaterialien bearbeiten lassen. Speziell für die Herstellung von Hartmetallbohrern präsentiert er ein vollständiges Fertigungssystem, wo der Bediener nur die geometrischen Daten eingibt und Rohlinge einlegt. Die Lasermaschine wählt selbst die notwendigen Einstellungen und produziert die Bohrer mikrometergenau. Die Maschinen lassen sich voll automatisieren und in einem globalen Netzwerk betreiben. Auf einem digitalen Marktplatz lassen sich dabei Produktionskapazitäten global steuern und der Nachfrage anpassen.

Die UKP-Lasertechnologie wird in der Industrie immer stärker angenommen. Nach dem Glasschneiden und Anwendungen in Mess- und Medizintechnik ist die großflächige Bearbeitung von Oberflächen auf dem Vormarsch.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT