Fast forward für laserbasierte Produktion

Mit Laserstrahlung lassen sich Werkstoffe sehr unterschiedlich bearbeiten. Insbesondere Verfahren zur Oberflächen­bearbeitung gewinnen an Bedeutung: Laserlicht kann nicht nur Schmutz- und Rost­schichten abtragen, sondern auch gezielt Eigenschaften von Werk­stoffen verbessern oder gänzlich verändern. So fügen sich zum Beispiel Implantate gut in das Knochen­wachstum ein, wenn die entsprechenden Zellen besser auf der bearbeiteten Oberfläche haften können. Oder andersherum: Ein abperlender Lotus-Effekt schützt viele Alltags­produkte optimal vor Verschmutzung.

„Diese speziellen Laserverfahren sind für viele Anwendungen interessant, nur ist jede flächige Bearbeitung sehr zeit- und somit kosten­intensiv. Daher erforschen wir jetzt, ob es funktioniert, diese Prozesse zu beschleunigen“, erklärt Jens Hildenhagen vom Fach­bereich Physikalische Technik. „Die Ausgangs­leistung moderner Laser­systeme wächst zunehmend, doch bisher führte dieser Vorteil nur bedingt zur Steigerung der Fertigungs­geschwindigkeit. Da gibt es noch Nachhol­bedarf.“ Um diese Lücke zu schließen, überprüft er im Laser­zentrum unterschiedliche Materialien.

„Von Kunststoffen über Keramik bis hin zu Silizium – mit einem Laser kann praktisch jedes Material bearbeitet werden“, sagt Hildenhagen. Er befestigt einzelne Proben an einer Scheibe, die sich bis zu 120 Mal in der Sekunde dreht. Die Probe wird während der Drehungen mit einem Laser­strahl beschossen. Das Ergebnis: Wenn das Laser­licht genügen Leistung besitzt, kann es auch beim 30-fachen der normal gebräuchlichen Fertigungs­geschwindigkeit sauber und effektiv obere Schichten abgetragen oder verändern. „Es ist möglich, Werk­stoffe wesentlich schneller als bisher üblich zu bearbeiten“, lautet das bisherige positive Urteil des Ingenieurs. „Auch, wenn sich unsere Ergebnisse bis jetzt nicht auf eine konkrete Anwendung beziehen, stellt eine höhere Geschwindigkeit bei gleich­bleibendem Ergebnis generell einen Vorteil für den Fertigungs­prozess in Unternehmen dar.“

An dem auf zwei Jahre angelegten EUREGIO-Projekt sind auch Praxis­partner beteiligt: Paul Bant von ILT Fineworks aus den Niederlanden achtet darauf, dass die Bedürfnisse von Unternehmen bei den Forschungen ausreichend berück­sichtigt werden. Zudem unterstützt die IPG Laser GmbH, einer der weltweit führenden Laser­hersteller, das Projekt und stellte seine leistungs­stärksten Anlagen in Burbach für weitere Versuchs­durchläufe zur Verfügung.

Die bisherigen Ergebnisse möchte Hildenhagen auf der internationalen Leitmesse für Laser­technik und der zugehörigen Konferenz „Lasers in Manufacturing (LIM)“ in München Ende Juni 2017 vorstellen. „Wir schauen gerade sehr weit in die Zukunft“, macht Hildenhagen klar. „Aber schon jetzt ist absehbar, dass es für bestimmte Anwendungen sinnvoll ist, mit höherer Geschwindigkeit zu arbeiten.“

FH Münster / DE