Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ultrakurzpulslaser höchster Leistung für industrielle Anwendungen

16.03.2012
BMBF fördert im Rahmen des gestarteten Verbundprojekts FOKUS Forschungsarbeiten für die nächste Generation industrietauglicher Ultrakurzpulslaser.

Ultrakurze Laserpulse mit Dauern von einigen Femtosekunden (1 fs = 10−15 s, in einer Femtosekunde legt das Licht eine Strecke von gerade mal 0,3 Mikrometer zurück, etwa hundertmal weniger als der Durchmesser eines menschlichen Haares!) bis hin zu wenigen Pikosekunden (1 ps = 10−12 s) erlauben völlig neue Bearbeitungsverfahren, die mit konventionellen Werkzeugen so nicht möglich sind.


Im Labor konnten bereits Ultrakurzpuls-Laser mit Ausgangsleistungen im kW-Bereich demonstriert werden (© Fraunhofer ILT)

Im medizinischen Bereich eröffnen sie gänzlich neue Therapiemöglichkeiten, beispielsweise durch hochpräzise und schädigungsarme Schnitte im Auge. Wesentliches Merkmal dieser Laserblitze sind extrem hohe Spitzenintensitäten, die auf Grund der starken zeitlichen Kompression bereits mit sehr geringen Pulsenergien erreicht werden können. Dies ermöglicht einen hochpräzisen Materialabtrag ebenso wie die Bearbeitung temperatursensibler Materialien ohne thermische Schädigung. Im Labor sind in den vergangenen Jahren beachtliche Erfolge bei der Steigerung der Ausgangsleitung von Ultrakurzpuls-Laserquellen erzielt worden.

Das nun gestartete Verbundprojekt FOKUS ist Teil der Förderinitiative „Ultrakurzpulslaser für die hochpräzise Bearbeitung“, für die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) etwa 20 Millionen Euro bereitstellt, um die führende Rolle deutscher Unternehmen auf dem Gebiet der Ultrakurzpulstechnologie zu sichern und weiter auszubauen. Mit der Projektträgerschaft hat das BMBF die VDI Technologiezentrum GmbH in Düsseldorf beauftragt.

Im Zentrum des FOKUS-Projekts steht die Realisierung leistungsstarker, robuster und kompakter Ultrakurzpulslaser der nächsten Generation. Dabei sollen neue Laserkristalle eingesetzt werden, um das Ziel der stabilen Erzeugung von Laserstrahlung mit Ausgangsleistungen im Bereich bis 1000 W bei Pulsdauern im Bereich von 200 fs bis 1 ps zu erreichen. Der Einsatz von Ytterbium als aktivem Ion zur Verstärkung der Laserstrahlung erlaubt die Erzeugung kürzerer Laserpulse. Gleichzeitig muss für eine Steigerung der Ausgangsleistung störende Wärme effektiver aus den Laserkristallen, in denen die Ytterbium-Ionen eingebettet sind, abgeführt werden.

Dies soll durch das vorgeschlagene Strahlquellendesign in Verbindung mit neuen Kristallmaterialien mit einer besseren Wärmeleitfähigkeit erreicht werden. Innovative Pumpmodule mit stabilisierter Wellenlänge und verringertem Strombedarf sollen genutzt werden, um die zur Verstärkung der Laserstrahlung benötigte Energie effizienter in die Laserkristalle einzubringen. Um die gesteigerte Ausgangsleistung industriell nutzen zu können, werden darüber hinaus weitere Komponenten, etwa zum Schutz der Strahlquellen vor der Laserstrahlung, die bei der Bearbeitung vom Werkstück möglicherweise zurück reflektiert wird, benötigt. Zudem müssen für die kostengünstige Herstellung der innovativen Laserkristalle entsprechend produktive Kristallzuchtprozesse erarbeitet werden.

Im Erfolgsfall können mit den angestrebten Ultrakurzpulslasersystemen weitere Anwendungsfelder für die Ultrakurzpulstechnologie erschlossen werden. Für den Einsatz in der Materialbearbeitung – etwa von Solarzellen oder von Faserverbundwerkstoffen für den Leichtbau – ermöglichen Strahlquellen der angestrebten Leistungsklasse eine deutliche Steigerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit. So wird für die Ultrakurzpulstechnologie über die Mikromaterialbearbeitung hinaus zunehmend auch der Einsatz in der Makromaterialbearbeitung wirtschaftlich.

Daniela Metz | VDI
Weitere Informationen:
http://www.photonikforschung.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Leichtbau serientauglich machen
24.04.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V.

nachricht Laserstrukturierung verbessert Haftung auf Metall und schont die Umwelt
24.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur lückenlosen Qualitätsüberwachung in der gesamten Lieferkette

25.04.2017 | Verkehr Logistik

Digitalisierung bringt Produktion zurück an den Standort Deutschland

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen