Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laser und Plasma als Powerteam

30.04.2014

Mit Laserstrahlen lassen sich kleinste Mikrostrukturen in Materialien einbringen. Bei transparenten Werkstoffen wie Glas ist dazu jedoch viel Energie nötig. Forscher haben eine effizientere Lösung gefunden: Sie kombinieren den Laser mit einem Plasmastrahl.

Sie finden sich im Handy genauso wie in hochwertigen Kameras oder elektronischen Fahrerassistenzsystemen: winzige optische Bauteile aus Glas, die mit Mikrostrukturen versehen sind. In der Regel kommt Lasertechnologie zum Einsatz, um die extrem feinen Strukturen in die Glasoberfläche einzubringen.


Fraunhofer-Forscher kombinieren erstmals einen Laser- und einen Plasmastrahl, um Mikrostrukturen in Gläser einzubringen. Erste Ergebnisse zeigen: Der Herstellungsprozess wird dadurch präziser und wirtschaftlicher.

© Fraunhofer IST

Da Glas transparent ist, wird die Laserbearbeitung jedoch zur echten Herausforderung: Ist die Energiedichte des Lasers zu gering, wird zu wenig Strahlung absorbiert, um einen Effekt zu erzielen. Ist die Leistungsdichte sehr hoch, kommt es wiederum oft zu unerwünschten Nebeneffekten wie Verschmutzungen durch Abtragungsreste.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST gehen jetzt einen völlig neuen Weg: Sie koppeln beim Strukturierungsprozess ein Atmosphärendruckplasma in den Laserstrahl ein. »Mit dieser Laser-Plasma-Hybridtechnologie ist es uns gelungen, die Strukturierung mit weitaus weniger Energie durchzuführen«, erklärt Prof. Wolfgang Viöl, Leiter des Anwendungszentrums für Plasma und Photonik am IST in Göttingen.

Unter einem Plasma versteht man ein reaktives Gas, das aus frei beweglichen energiereichen Elektronen, Ionen und Neutralteilchen besteht. Entspricht der Druck in diesem Gasgemisch ungefähr dem der Umgebung, spricht man von einem Atmosphärendruck- oder Normaldruckplasma. In der Natur kommt Plasma beispielsweise in Gewitterblitzen vor. In der Bauteilebearbeitung werden Plasmen heute oftmals eingesetzt, um Oberflächen zu veredeln oder zu modifizieren.

Hybridtechnologie für präzise Bearbeitungsergebnisse

Neu ist die Kombination mit Lasertechnologie: Um dieses Verfahren zu realisieren, haben die Wissenschaftler eine Plasmaquelle konzipiert, die erstens ein kaltes Plasma liefert und zweitens einen sehr feinen Strahl erzeugt, der sich unkompliziert in den Laserstrahl einkoppeln lässt. »Dieser Plasmastrahl bewirkt, dass die Laserstrahlung besser absorbiert werden kann, so dass wir das Glas mit relativ geringer Laserenergie bearbeiten können«, so Viöl.

Bei heutigen Standardverfahren kommt beim Bearbeiten von Glas entweder ein UV- oder ein Infrarot-Laser zum Einsatz, um die nötige Absorption zu erreichen. Beide Vorgehensweisen haben jedoch Nachteile: Während Infrarot-Laser recht ungenau sind, fallen bei UV-Lasern hohe Betriebskosten an. Die Laser-Plasma-Hybridtechnologie liefert dagegen nicht nur präzise Bearbeitungsergebnisse, sondern ist auch wirtschaftlich attraktiv.

Das neue Verfahren hat sich in Tests bei unterschiedlichsten Gläsern bereits bewährt und wurde nun zum Patent angemeldet. Das Anwendungsspektrum ist groß: Mikrooptiken aus Glas benötigt man in der Telekommunikation genauso wie in der Unterhaltungselektronik oder Sicherheitstechnik. Kleine, mit bloßem Auge nicht sichtbare Mikrostrukturen in Gläsern können darüber hinaus als Plagiatsschutz für hochwertige optische Bauelemente dienen.

Auf der Optatec, der internationalen Fachmesse für optische Technologien, zeigen die Forscher vom 20. bis 22. Mai in Frankfurt einige Glasexponate, die mit dem neuen Verfahren strukturiert wurden, sowie eine Plasmaquelle, wie sie zur Bearbeitung zum Einsatz kommt (Halle 3, Stand D50).

In einem nächsten Schritt möchten die Göttinger Wissenschaftler ihren hybriden Ansatz auch auf andere Werkstoffe – etwa Metalle, Keramiken oder Kunststoffe – ausweiten. Der simultane Einsatz von Laser und Plasma könnte etwa neue Bearbeitungs- oder Beschichtungsverfahren ermöglichen – auch bei temperaturempfindlichen Materialien wie Textilien oder sogar Papier.

Prof. Dr. Wolfgang Viöl | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2014/Mai/laser_und_plasma_als_powerteam.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Dresdner Forscher drucken die Welt von Morgen
08.02.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

nachricht Neues Verfahren bringt komplex geformte Verbundwerkstoffe in die Serie
23.01.2017 | Evonik Industries AG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften