Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Optatec 2014: Deformierbarer Spiegel gleicht Fehler aus

14.05.2014

Soll ein Laserstrahl schweißen oder schneiden, so muss er eine möglichst hohe Leistung haben. Doch dann verformt seine Energie auch die Spiegel, die ihn auf einen Punkt fokussieren – der Strahl weitet sich auf. Ein neuartiger Spiegel kann sich selbst so deformieren, dass er diese ungewollte Verformung ausgleicht. Vorgestellt wird er auf der Messe Optatec vom 20. bis 22. Mai in Frankfurt a. Main (Halle 3, Stand D50).

In Produktionshallen schneiden Laser Werkstoffe oder schweißen Bauteile aneinander. Das Laserlicht wird dabei durch verschiedene Linsen und Spiegel auf einen Brennfleck fokussiert. Je kleiner und hochenergetischer dieser ist, desto besser.


Thermisch-piezoelektrisch deformierbarer Spiegel für den Einsatz in Hochleistungslasersystemen.

© Fraunhofer IOF

Denn je mehr Energie der Strahl hat und je kleiner der Laserpunkt ist, desto genauer kann man damit arbeiten. Also: Leistung hochdrehen und fertig. Doch so einfach ist es nicht. Denn erhöht man die Laserleistung, erwärmt sich auch der Spiegel zunehmend – und verformt sich dadurch. Ein deformierter Spiegel kann den Laser nicht mehr exakt fokussieren: Der Laserpunkt wird größer, die Laserleistung sinkt.

Unerwünschte Verformung gezielt ausgleichen

Experten arbeiten an Spiegeln, die höhere Temperaturen aushalten und sich nicht mehr verformen – ein schwieriges Unterfangen, das nur zum Teil gelingt. Einen gänzlich anderen Ansatz verfolgen die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena. »Wir haben einen Spiegel entwickelt, der die Verformung durch den Laser nicht verhindert, sondern ausgleicht«, erläutert Dr. Claudia Reinlein vom IOF. »Indem wir den Spiegel gezielt und gewollt erwärmen, kompensieren wir die ungewollte Deformation durch den Laser wieder.«

Dazu haben die Wissenschaftler zusammen mit Kollegen aus dem IKTS und der TU Ilmenau den keramischen Spiegel vorne mit einer Kupferschicht versehen und Temperatursensoren sowie Heizdrähte integriert. Erhitzt der Laserstrahl nun den Spiegel, nehmen die Sensoren dies wahr. Eine Software errechnet, wie stark sich der Spiegel durch die Erwärmung verformt, und schickt eine entsprechende elektrische Leistung durch die Heizdrähte – lässt also Strom durch sie hindurch fließen.

Die Heizdrähte erwärmen sich daraufhin und gleichen die ungewünschte Deformation wieder aus. Auf der Rückseite des Spiegels haben die Forscher eine piezoelektrische Schicht angebracht: Sie kann den Spiegel ebenfalls verformen und so alle weiteren Fehler beheben, die den Laserstrahl stören könnten. Einen Prototyp des Spiegels haben die Forscher bereits entwickelt, sie stellen ihn auf der Messe Optatec vom 20. bis 22. Mai in Frankfurt a. Main vor (Halle 3, Stand D50). Bislang müssen die Forscher das System noch manuell steuern. Künftig soll dies automatisch erfolgen.

Laser als »Schutzengel« für Satelliten

Der Einsatz des deformierbaren Spiegels ist nicht nur auf Produktionshallen begrenzt. Auch für Satelliten kann er gute Dienste leisten. Denn stoßen diese Erdtrabanten mit größeren Staubteilchen zusammen, können sie ernsthaften Schaden nehmen. Künftig, in etwa fünf bis zehn Jahren, könnte ein Laserstrahl die Satelliten vor solchen Gefahren schützen: Trifft der Hochleistungslaser das Staubteilchen, kann er dieses nach außen drücken und dessen Umlaufbahn so ändern, dass es nicht mit dem Flugkörper zusammenprallt.

Ein Problem dabei: Turbulenzen in der Atmosphäre können den Laserstrahl verändern. Hier kann der deformierbare Spiegel helfen: Die Forscher senden zunächst den Strahl eines separaten Lasers in die Atmosphäre und analysieren, wie dieser durch die Turbulenzen verändert wird. Anhand dieser Daten könnten sie den Spiegel mit Hilfe der Heizdrähte und einer piezoelektrischen Schicht so deformieren, dass der Laserstrahl in der gewünschten Fokussierung beim Staubteilchen ankommt.

Kevin Füchsel | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2014/Mai/optatec-deformierbarer-spiegel-gleicht-fehler-aus.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht COMPAMED 2016 vernetzte medizinische Systeme und Menschen
23.11.2016 | IVAM Fachverband für Mikrotechnik

nachricht Kompakter und individuell einstellbarer Schutz für alle Anwendungen
18.11.2016 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie