Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Applikationsoffensive bei kW-Ultrakurzpulslasern

16.05.2019

Im Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS entwickeln Experten aus 13 verschiedenen Fraunhofer-Instituten Multi-kW-Ultrakurzpulslaser und verschiedene Anwendungen. In Aachen und Jena entstehen dafür Applikationslabore, in denen Partner aus Industrie und Forschung mit der neuen Technik arbeiten können.

Unter Fachleuten gelten die Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) schon lange als Geheimtipp: Sie können beliebige Materialien bearbeiten und zeichnen sich durch höchste Präzision beim Abtrag aus. Allerdings ist die Leistung der Systeme auf dem Markt noch zu gering, um viele Anwendungen mit hohen Anforderungen an den Durchsatz zu bedienen.


Mit Multistrahl-Optiken können die hohen Laserleistungen effektiv genutzt werden.

© Fraunhofer ILT, Aachen


Die Skalierung der Multi-kW-UKP-Faserlaser beruht auf der kohärenten Kombination mehrerer Einzelstrahlen.

© Fraunhofer IOF, Jena / Walter Oppel

Mit dem Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS ist die Fraunhofer-Gesellschaft angetreten, um dies nachhaltig zu ändern.

»Wir wollen die Präzision des UKP-Lasers mit dem Flächendurchsatz moderner Schneid- und Schweißlaser kombinieren«, bringt Hans-Dieter Hoffmann vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen die Strategie auf den Punkt.

Dafür wird zunächst die Entwicklung der Strahlquellen vorangetrieben. Während die Forscher des Fraunhofer ILT an Slab- und Scheibenlasern arbeiten, stehen am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena Faserlaser im Mittelpunkt.

»Wir haben jetzt 3,5 kW erreicht und wollen das System noch in diesem Jahr auf 10 kW hochskalieren«, sagt dazu Professor Jens Limpert vom Fraunhofer IOF. Limpert und Hoffmann leiten die Geschäftsstelle des Clusters.

Applikationslabore starten 2019

Aber die Strahlquellenentwicklung ist nur ein erster Schritt. Fraunhofer CAPS ist so angelegt, dass gleichzeitig auch kompatible Prozesstechnik und Anwendungen erforscht werden. Partner aus Wissenschaft und Industrie sind eingeladen, sich daran zu beteiligen.

Ihnen gegenüber tritt das Cluster als virtuelles Institut auf, in dem die Experten aus den 13 Fraunhofer-Instituten FEP, IAF, IIS, IKTS, IMWS, ISE, ISIT, ITWM, IWM, IWS, IZI sowie ILT und IOF ihre gebündelten Kompetenzen anbieten.

Derzeit werden in Aachen die Räume des ersten Applikationslabors für die Technologieentwicklung mit Multi-kW-UKP-Lasern bezogen. Die offizielle Einweihung findet am 18. September 2019 zeitgleich mit der Eröffnung des Research Center Digital Photonic Production (RCDPP) der RWTH Aachen statt. Das Applikationslabor in Jena wird im vierten Quartal 2019 eröffnet.

In den Applikationslaboren steht neben den Multi-kW-UKP-Strahlquellen auch die gemeinsam entwickelte Systemtechnik zur Verfügung. Damit werden Anwendungen in vier Zukunftsfeldern erforscht: Produktion, Bildgebung, Materialien und Wissenschaft. Das Ziel ist dabei, die verschiedenen Kompetenzen in den Bereichen Strahlquellen, Prozesstechnik und Applikation so zusammenzubringen, dass am Ende wettbewerbsfähige Konzepte entstehen, die auch in die Vision einer digitalisierten Fabrik passen.

Die Vorteile der neuen UKP-Laser zeigen sich zum Beispiel bei der großflächigen Bearbeitung ultraharter Materialien. So können Diamant-Komposit-Keramikrohre für den Einsatz auf dem Meeresgrund mit dem Laser präzise und schnell bearbeitet werden. Andere Beispiele liegen im Bereich der Photovoltaik oder der Batterieherstellung, wo der UKP-Laser schnell und präzise bohren und strukturieren kann.

Neben den kW-Quellen im Infraroten wird sowohl in Aachen als auch in Jena Strahlung im EUV-Bereich erzeugt. Die User Facility in Jena ist darauf ausgerichtet, eine bisher beispiellose kohärente EUV-Leistung bereitzustellen.

Das ist vor allem im Zukunftsfeld Bildgebung interessant. Mit der kohärenten EUV-Strahlung lassen sich biologische oder Halbleiter-Strukturen im Nanometerbereich abbilden. Damit werden zum Beispiel Defekte auf Lithografiemasken in der Chipfertigung analysiert.

Fraunhofer CAPS auf der LASER World of PHOTONICS

Die Experten der Fraunhofer-Gesellschaft präsentieren auf der LASER-Messe in München vom 24. bis 27. Juni auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand 431 in Halle A2, wie sie in diesem Cluster Präzision und Geschwindigkeit zusammenbringen. An einem Flugzeugflügel des Industriepartners Sonaca wird am Stand gezeigt, wie hohe Präzision und hohe Produktivität mit UKP-Lasern in der großflächigen Bearbeitung funktionieren. Als Eyecatcher wird zudem eine Multipass-Zelle zu sehen sein, mit deren Hilfe die Pulsdauern von Hochleistungs-UKP-Lasern effizient verkürzt werden können.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Hans-Dieter Hoffmann
Leiter der Geschäftsstelle
Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS
Telefon +49 241 8906-206
hansdieter.hoffmann@ilt.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15, 52074 Aachen

www.ilt.fraunhofer.de 

Prof. Dr. Jens Limpert
Stellvertretender Leiter der Geschäftsstelle
Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS
Telefon 3641 947-811
jens.limpert@iof.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF
Albert-Einstein-Straße 7, 07745 Jena

www.iof.fraunhofer.de 

Weitere Informationen:

http://www.ilt.fraunhofer.de
http://www.caps.fraunhofer.de/de.html

Petra Nolis M.A. | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Cobot-Assistenz in der Montage: Flexible Lösungen für den Mittelstand auf der Hannover Messe 2020
19.02.2020 | Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM

nachricht HMI Preview 2020: Neue Herzen für Brennstoffzellen: Fraunhofer IWU forscht an zukunftsfähiger Serienproduktion
12.02.2020 | Fraunhofer-Gesellschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Die Loopings der Bakterien: Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Göttingen analysiert Fortbewegung

Das magnetotaktische Bakterium Magnetococcus marinus schwimmt mit Hilfe von zwei Bündeln von Geißeln. Außerdem besitzen die Bakterienzellen eine Art intrazelluläre Kompassnadel und können daher mit einem Magnetfeld gesteuert werden. Sie werden deshalb als biologisches Modell für Mikroroboter benutzt. Ein internationales Team der Universität Göttingen, des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam und der CEA Cadarache (Frankreich) hat nun aufgeklärt, wie sich diese Bakterien bewegen und deren Schwimmgeschwindigkeit bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift eLife erschienen.

Die Forscherinnen und Forscher nutzten eine Kombination von neuen experimentellen Methoden und Computersimulationen: Sie verfolgten die Bewegung der...

Im Focus: Ultraschnelles Schalten eines optischen Bits: Gewinn für die Informationsverarbeitung

Wissenschaftler der Universität Paderborn und der TU Dortmund veröffentlichen Ergebnisse in Nature Communications

Computer speichern Informationen in Form eines Binärcodes, einer Reihe aus Einsen und Nullen – sogenannten Bits. In der Praxis werden dafür komplexe...

Im Focus: Fraunhofer IOSB-AST und DRK Wasserrettungsdienst entwickeln den weltweit ersten Wasserrettungsroboter

Künstliche Intelligenz und autonome Mobilität sollen dem Strukturwandel in Thüringen und Sachsen-Anhalt neue Impulse verleihen. Mit diesem Ziel fördert das Bundeswirtschaftsministerium ab sofort ein innovatives Projekt in Halle (Saale) und Ilmenau.

Der Wasserrettungsdienst Halle (Saale) und das Fraunhofer Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung, Institutsteil Angewandte Systemtechnik...

Im Focus: A step towards controlling spin-dependent petahertz electronics by material defects

The operational speed of semiconductors in various electronic and optoelectronic devices is limited to several gigahertz (a billion oscillations per second). This constrains the upper limit of the operational speed of computing. Now researchers from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg, Germany, and the Indian Institute of Technology in Bombay have explained how these processes can be sped up through the use of light waves and defected solid materials.

Light waves perform several hundred trillion oscillations per second. Hence, it is natural to envision employing light oscillations to drive the electronic...

Im Focus: Haben ein Auge für Farben: druckbare Lichtsensoren

Kameras, Lichtschranken und Bewegungsmelder verbindet eines: Sie arbeiten mit Lichtsensoren, die schon jetzt bei vielen Anwendungen nicht mehr wegzudenken sind. Zukünftig könnten diese Sensoren auch bei der Telekommunikation eine wichtige Rolle spielen, indem sie die Datenübertragung mittels Licht ermöglichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) am InnovationLab in Heidelberg ist hier ein entscheidender Entwicklungsschritt gelungen: druckbare Lichtsensoren, die Farben sehen können. Die Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in der Zeitschrift Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201908258).

Neue Technologien werden die Nachfrage nach optischen Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen erhöhen, darunter auch die Kommunikation mithilfe von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leopoldina-Symposium: „Mission – Innovation“ 2020

21.02.2020 | Veranstaltungen

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schiffsexpedition bringt Licht ins Innere der Erde

24.02.2020 | Geowissenschaften

Elektronenbeugung zeigt winzige Kristalle in neuem Licht

24.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

Antikörper als Therapiealternative bei Tumoren am Hör- und Gleichgewichtsnerv?

24.02.2020 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics