Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Deutscher Zukunftspreis 2013 - Kontrolliert verdampft

05.12.2013
Mit ultrakurzen Laserpulsen lassen sich unterschiedlichste Werkstoffe schnell und präzise bearbeiten, ohne sie aufzuheizen.

Mitarbeiter von Bosch, Trumpf, der Universität Jena und des Fraunhofer IOF haben Ultrakurzpulslaser zu einem erfolgreichen Werkzeug der Serienproduktion gemacht. Dafür haben sie am 4. Dezember 2013 den Deutschen Zukunftspreis erhalten.

Laser sind aus der industriellen Fertigung nicht mehr wegzudenken. Doch in bestimmten Bereichen stoßen konventionelle Systeme an Grenzen. Trifft ein Laserstrahl zum Beispiel auf Metall, erwärmt er es.

Der Werkstoff schmilzt teilweise. Doch das Verhalten von geschmolzenem Material lässt sich nur schwer beherrschen. Es bilden sich Unebenheiten. Das Werkstück muss aufwändig nachbearbeitet werden. Das kostet Zeit und Geld. Ein weiterer Nachteil: Materialien wie Diamant und Saphir lassen sich so gar nicht bearbeiten.

Anders mit dem Ultrakurzpluslaser: »Durch die geschickte Wahl von Pulsdauer, Pulsenergie und Fokussierung wird das Material so schnell und stark erhitzt, dass es direkt verdampft«, beschreibt Stefan Nolte den besonderen Vorteil des Verfahrens. Nolte arbeitet als Professor für Experimental- und Laserphysik an der Friedrich-Schiller-Universität sowie am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena. Er hat wichtige wissenschaftliche Grundlagen für die neue Technik gelegt. Mit einem Ultrakurzpulslaser lassen sich nach und nach feinste Bereiche in der Größe von nur wenigen millionstel Millimetern (Nanometern) abtragen. Das verdampfte Material wird einfach abgesaugt. Ein vom Computer gesteuertes Spiegelsystem lenkt die Laserpulse blitzschnell an die richtige Stelle. »Hunderttausende Pulse pro Sekunde ermöglichen eine schmelzfreie Bearbeitung in höchster Präzision«, erläutert Dr. Jens König von dem Technologieunternehmen Bosch. Ingenieure bezeichnen das auch als »kalte Bearbeitung«. So kann man sogar feinste Strukturen auf einem Streichholzkopf gravieren, ohne dass er entflammt.

»Mit dem Ultrakurzpulslaser ist die Produktion in beinahe unvorstellbar winzige Zeitdimensionen vorgestoßen. Ultrakurz bedeutet hier: Pulse mit Pikosekunden-Dauer, das sind 10-¹² Sekunden«, erläutert Dr. Dirk Sutter vom Laserhersteller Trumpf. Zum Vergleich: Während ein Lichtstrahl für die Strecke von der Erde bis zum Mond gut eine Sekunde benötigt, gelangt er in einer Pikosekunde gerade einmal 0,3 Millimeter weit.

Experten nutzen schon seit einigen Jahren ultrakurze Laserpulse, um auch hochemp-findliche Materialien präzise und schonend zu bearbeiten. Doch das erfahren kam lange Zeit meist nur in Forschungslaboren zum Einsatz. Denn es war nicht genau bekannt, wie gepulste Laserstrahlen beschaffen sein müssen, um die hohen Anforde-rungen der industriellen Fertigung zu erfüllen. Wie sollten beispielsweise Pulslänge, -zahl und -energie ausgelegt sein, um einen wirklich präzisen und vor allem produkti-ven Materialabtrag zu erreichen, und das zuverlässig über hunderte Milliarden Pulse hinweg? In beharrlicher Arbeit haben Jens König, Dirk Sutter und Stefan Nolte die Ultrakurzpulslaser zu einem robusten und zuverlässigen Werkzeug für den Einsatz in Werkhallen gemacht.

Die Experten bei Bosch erforschten und beschrieben die Anforde-rungen und Spezifikationen an das Laserlicht. rumpf fertigte immer leistungsstärkere Ultrakurzpulslaser. Zugleich entwickelte sich auch die Ultrakurzpuls-Technologie bis zum heutigen hohen Stand weiter. Den Experten gelang es sogar, einen Ultrakurzpulslaser in Maschinen so präzise zu führen, dass damit eine verlässliche industrielle Serienproduk-tion mit allen Vorteilen möglich wurde.

Für ihre herausragende Arbeit hat Bundespräsident Joachim Gauck am 4. Dezember Jens König, Dirk Sutter und Stefan Nolte den Deutschen Zukunftspreis verliehen. Der Preis für Technik und Innovation ehrt wissenschaftliche Höchstleistungen mit einem großen wirtschaftlichen Potenzial. Die viel beachtete Auszeichnung wird seit 1997 jährlich vergeben und ist mit 250 000 Euro dotiert.

Von Diamanten über harte Gläser, Stahl und Halbleiter bis hin zu Keramiken und empfindlichsten Kunststofen – mit der neuen innovativen Technik lassen sich fast alle Materialien berührungslos bearbeiten. Der universell einsetzbare Laser bohrt, schneidet, strukturiert oder fräst fast beliebige Formen. Mit dem präzisen Verfahren kann man sogar neue Produkte fertigen, die bislang nur äußerst schwierig oder gar nicht herzu-stellen waren. Schon jetzt werden damit unter anderem extrem feine Düsen für Benzin-Direkteinspritzventile und besser verträgliche Stents gefertigt oder gehärtetes Glas für Displays in Smartphones geschnitten.

Grundlagenforschung, Entwicklung und auch Produktion – das alles fand und findet inDeutschland statt. Mehr als 40 Patente haben die Beteiligten veröffentlicht. Zudem sind zahlreiche neue Arbeitsplätze entstanden. Bis 2013 lieferte allein Bosch etwa 30 Millionen mit der neuen Technik hergestellte Bauteile an Kunden aus. Trumpf verkauft täglich einen Ultrakurzpulslaser.

Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/dezember/deutscher-zukunftspreis-2013.html

Presseinformation und Ansprechpartner

http://www.deutscher-zukunftspreis.de/de
Informationen zum Deutschen Zukunftspreis

Marion Horn | Fraunhofer-Gesellschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Signal-Shaping macht Bits und Bytes Beine
23.11.2017 | VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.

nachricht CAU-Wissenschaftlerin erhält EU-Förderung zur Entwicklung neuer Implantate
22.11.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Seminar „Leichtbau im Automobil- und Maschinenbau“ im Haus der Technik Berlin am 16. - 17. Januar 2018

23.11.2017 | Seminare Workshops

Biohausbau-Unternehmen Baufritz erhält von „ Capital“ die Auszeichnung „Beste Ausbilder Deutschlands“

23.11.2017 | Unternehmensmeldung