Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lasern in 3-D

15.05.2007
Lasern statt Ätzen: Auf der LASER 2007 in München vom 18. bis 21. Juni stellen Fraunhofer-Forscher eine Anlage vor, die mit Laserlicht hauchfeine Mikrostrukturen in komplex geformte Bauteiloberflächen brennt. Die Technik ist kostengünstiger und umweltfreundlicher als traditionelle Ätzverfahren.

Kleine Struktur, große Wirkung. Mikrometer feine Muster in Oberflächen verleihen Bauteilen verblüffende Eigenschaften: Armaturenbretter aus Kunststoff beispielsweise sehen aus wie Leder; Haifischhaut-Rippen am Flugzeugrumpf verringern den Luftwiderstand; Mikrovertiefungen in Implantaten verbessern die Verbindung mit dem Knochen. Es gibt viele Gründe, Werkstücke mit Mikrostrukturen zu versehen. Doch sie aufzubringen ist alles andere als einfach. Während flache Oberflächen schon lange mit dem Laser strukturiert werden, musste man sich bei komplex geformten dreidimensionalen Komponenten bisher mit Ätzverfahren behelfen, für die große Mengen von Chemikalien benötigt wurden.


Mit Laserlicht lassen sich hauchfeine Mikrostrukturen in Werkstoffoberflächen brennen - beispielsweise in ein Abformwerzeugeug (im Bild unten) zum Formen von Kunststoffteilen (im Bild oben). © Fraunhofer IPT

Die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen haben jetzt den Laser fit gemacht für die dritte Dimension: Gemeinsam mit neun Industriepartnern haben sie im Verbundprojekt "FlexOStruk" eine Maschine zum "konturnahen Laserstrahlabtragen" entwickelt. Diese kann Mikrostrukturen in beliebig gewölbte Flächen einbrennen. Am Fraunhofer-Gemeinschaftstand auf der LASER 2007 (Halle B3, Stand 131) präsentieren die Ingenieure die neue Technologie. Was sie zu leisten vermag, zeigt ein fertiges Autocockpit mit edler Lederoptik.

Was heute einfach aussieht, ist das Ergebnis monatelanger Tüftelarbeit: Der Laser muss sehr genau fokussiert sein, damit der etwa zehn Mikrometer breite Brennfleck exakt arbeitet. Die Voraussetzung ist, dass der Laser senkrecht auf die Oberfläche trifft - anderenfalls verzerrt sich der Fokus und die scharfe Mikrostruktur verwischt. Die Herausforderung bestand darin, den Laser präzise und im immer selben Abstand an den Wölbungen des Materials entlang zu führen. Zu diesem Zweck griffen die Forscher auf eine konventionelle Werkzeugmaschine zurück. Sie demontierten die übliche Werkzeugspindel - jenen Greifer, der normalerweise Fräsköpfe hält - und statteten die Maschine mit einem Nanosekunden-Laser aus. Ein Scanner steuert die Feinbewegung dieses Lasers und rastert das gewünschte Muster auf dem Bauteil ab. "Letztlich ist es uns gelungen, den ganzen Weg von der Musterentwicklung bis zum fertig bearbeiteten Bauteil in unser Konzept zu integrieren", sagt Sascha Bausch, Gruppenleiter der Lasermaterialbearbeitung am IPT.

... mehr zu:
»IPT »Laser »Mikrostruktur

Ein Muster auf unebene Flächen zu übertragen ist schwierig - das weiß jeder, der schon einmal versucht hat, eine Wölbung zu tapezieren. Die Fraunhofer-Forscher nutzen spezielle CAD-Systeme, um die gewünschte Struktur an Unebenheiten anzupassen. Eine eigens entwickelte Software, der "NCProfiler", setzt diese Daten in Steuerungsbefehle für den Laser, die Scannereinheit sowie die Werkzeugmaschine um. Gemeinsam mit BMW und Siemens haben die Ingenieure vom IPT mit dieser Technik bereits erste Negativ-Formen für den Kunststoff-Spritzguss entwickelt und hergestellt. Damit konnten sie zeigen, dass Formen für die Fertigung von Fahrzeug-Cockpits im Lederlook oder ansprechende Handy-Gehäuse mit der Technik strukturiert werden können.

Derzeit arbeiten die Forscher mit einem Nanosekunden-Laser, sagt Bausch. "Seine Genauigkeit ist für den Spritzguss durchaus ausreichend. Zudem ist der Laser so energiereich, dass man damit relativ hohe Abtragsraten und kurze Fertigungszeiten erreichen kann." Für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist das entscheidend. Künftig wollen die Ingenieure Pico- und Femtosekundenlaser einsetzen, um die Laserenergie noch genauer dosieren und dadurch noch feinere Strukturen erzeugen zu können - beispielsweise für optische Systeme oder die Medizintechnik. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung einer serienfähigen Werkzeugmaschine für den industriellen Alltagseinsatz.

Dr. Janine Drexler | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/fhg/press/pi/2007/05/Presseinformation14052007.jsp

Weitere Berichte zu: IPT Laser Mikrostruktur

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht VLT macht den präzisesten Test von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie außerhalb der Milchstraße
22.06.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Neue Phänomene im magnetischen Nanokosmos
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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