Mobile Holografie und Lasersysteme

Alle zwei Jahre treffen sich Experten auf dem Gebiet der Optischen Technologien auf der „Laser – World of Photonics“ in München. Auch das Bonner Forschungszentrum caesar stellt in diesem Jahr wieder auf der Messe aus, die vom 13. bis 16. Juni stattfindet. Die Arbeitsgruppe „Holografie und Lasertechnologie“ unter der Leitung von Prof. Peter Hering präsentiert in Halle B2, Stand 252 ihre neuesten Entwicklungen: eine mobile holografische Kamera, die für die dreidimensionale Vermessung von Gesichtern zur Operationsplanung und Dokumentation verwendet wird und eine besonders schonende Lasertechnologie für die Bearbeitung von nichtmetallischen Stoffen.

Bei der holografischen dreidimensionalen Vermessung von Gesichtern wird mit einem kurzgepulsten Laser ein Porträthologramm des Patienten erstellt, das anschließend digitalisiert wird. Man erhält so ein dreidimensionales Computermodell. Aus den Hologramminformationen wird auch die so genannte Textur erstellt, die eine so hohe Auflösung besitzt, dass selbst Hautporen und kleine Härchen sichtbar werden. Diese farbige Textur, die über das Modell gelegt wird, macht das Bild sehr naturgetreu. In Verbindung mit Computertomografiedaten entstehen Modelle, die sowohl die knöcherne Struktur des Gesichtes als auch das darüber liegende Weichgewebe darstellen. Diese Einsichten eröffnen im Bereich der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie neue Möglichkeiten der Operationsplanung und Dokumentation, um optimale funktionelle und ästhetische Ergebnisse zu erzielen.

Zum ersten Mal wird der Öffentlichkeit auf der „Laser 2005“ ein mobiles System der Holografiekamera vorgestellt. Die mobile Kamera ist innerhalb von 20 Minuten aufgebaut und sehr einfach zu bedienen. Sie erlaubt einen flexiblen Einsatz an verschiedenen Orten und wurde bereits in einer Klinik getestet. Zur Premiere auf der „Laser“ wird am Montagvormittag (13.6.) ein ganz besonderer „Patient“ holografiert: ein prämierter Rassepudel. Dabei wird einerseits die sehr hohe Auflösung des Systems demonstriert, denn die einzelnen Haare des Pudels werden auf dem Hologramm zu sehen sein und andererseits die extrem kurze Dauer der Aufnahme, die ein Verwackeln trotz der Bewegungen des Hundes verhindert.

Die Arbeitsgruppe stellt außerdem ein neues Lasertechnologie-Verfahren vor, mit dessen Hilfe nichtmetallische Stoffe ohne Wärmeschäden bearbeitet werden können. Es ist geeignet für präzises Laser­schneiden, Bohren, Abtragen, Strukturieren und Gravieren verschiedener Materialien. Dies können sein: Kunststoffe (auch empfindliche Thermo­plasten) und Gummi, synthetische Fasern und Fasergewebe (Kevlar, Karbon usw.), Verbundwerkstoffe, Keramiken, Naturmaterialien, Materialien auf Zellulosebasis sowie leicht deformierbare Objekte. Das Verfahren bietet eine hohe Prozessgeschwindigkeit, große Präzision, minimale thermische Veränderung der Schnittränder sowie die Möglichkeit einer 3D-Bearbeitung. Beim Schneiden transparenter Materialien wie PMMA treten keine Änderungen der optischen Eigenschaften auf. Bauteile aus einem extrem leicht deformierbaren Werkstoff können mit einer Maßgenauigkeit von 100 µm gefertigt werden. Die Gruppe passt ihre Technologie für Industriekunden an das jeweils zu bearbeitende Material und Bearbeitungsprojekt an. Sie bietet Machbarkeitsstudien, Verfahrens- und Systementwicklung sowie Dienstleistungen im Bereich Lasermaterialbearbeitung an.

Darüber hinaus kann das Lasersystem zukünftig als hochpräzises Instrument zum Durchtrennen von Knochen dienen, beispielsweise in der Neuro-, Herz- sowie Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie. Es ermöglicht berührungslose Schnitte in beliebigen Geometrien und dreidimensionales Abtragen von Knochen und Knorpeln ohne Wärmeschäden, Knochenmehl und metallischen Abrieb und bietet somit einige Vorteile gegenüber der herkömmlichen Knochensäge. In einem kompakten Knochen werden feine Schnitte von nur 0,2 mm Breite und dabei bis zu 7 mm Tiefe erzeugt. Auch tiefere Schnitte sind möglich, wobei sich jedoch die Schnittbreite vergrößert. Ein mobiler Prototyp des Geräts wurde bereits erfolgreich in mehreren Serien von Tierversuchen getestet. Mit Kooperationspartnern aus Klinik und Industrie soll der Prototyp zum serienreifen Medizinprodukt weiterentwickelt werden. Auf der „Laser“ wird das Schneiden verschiedener Materialien mit dem mobilen Prototypen vorgeführt werden.

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