Innovative Lösungen mit dem Laser

Der Inno­vation Award Laser Technology wird alle zwei Jahre an Laser­hersteller und -anwender sowie an Forscher und Entwickler verliehen, die eine laser­technische Innovation von der anwendungs­nahen Forschung bis hin zur erfolg­reichen industriellen Umsetzung gestaltet haben. Auslober sind der Arbeitskreis Lasertechnik AKL e.V., ein Netzwerk von rund 180 Laserexperten, und das European Laser Institute ELI e.V., eine Plattform, die Kompetenz und Wissen über optische Techno­logien zusammenführt. Die Motivation der Auslober beschreiben Alexander Olowinsky, Vorstands­vorsitzender des European Laser Institute ELI e.V und Ulrich Berners, Vorstands­vorsitzender des AKL e.V.: „Mit der Verleihung des Innovation Award Laser Technology wollen wir genau jene Innovatoren auszeichnen, die eine Erfindung im Bereich der produktions­orientierten Lasertechnik von der Forschung über die Entwicklung bis zur Markt­einführung vorangetrieben haben“. Die preis­gekrönten Projekte stoßen bei beiden auf Begeisterung: „Jedes der Finalisten-Teams hat durch seine innovativen Leistungen einen wesent­lichen Beitrag zur Weiter­entwicklung von Wissenschaft und Technik geleistet.“

Erste Preise

Thema des Preisträger­projektes 2020 ist „Active Speed Control – Kamerabasiertes Sensorsystem zur Vorschub­regelung von Laserschneid­prozessen“. Herzstück der von Boris Regaard und seinem Team in der Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG, Ditzingen, entwickelten Active Speed Control ist ein kamera­basiertes Sensorsystem im Schneidkopf. Eine Echtzeit-Bild­verarbeitung analysiert die Kameradaten. Auf Basis der Datenanalyse wird die Vorschub­geschwindigkeit für optimale Ergebnisse konstant geregelt. Das gewährleistet eine maximale Schnitt­geschwindigkeit und einen zuverlässigeren Prozess. Das Ergebnis sind optimierte Produktivität sowie weniger Ausschuss und Nacharbeit. Das System hat Potenzial zur Regelung oder Überwachung weiterer Prozess­parameter und ist damit ein Meilenstein zur Entwicklung einer künftigen, vollautonomen Laserschneid­maschine.

Das Preisträger­projekt 2022 hat die Bezeichnung „ScanFieldMonitor (SFM)“. Es wurde von Stefan Wolf, Abteilungs­leiter Forschung und Entwicklung bei der PRIMES GmbH Pfungstadt, und seinem Team als Werkzeug für die Laser-Scanner-Charak­terisierung entwickelt. Anlass der Entwicklung war eine Vielzahl neuer Anwendungen im Bereich der additiven Fertigung und E-Mobilität. Das patentierte Messprinzip ermöglicht die Messung von Laserstrahl­parametern durch das Scannen von Vektoren. Die daraus resultierende Laser-Scanner-Charak­terisierung liefert alle geometrischen und laser­bezogenen Parameter, die für Remote-Anwendungen relevant sind. Im gleichen Arbeitsgang werden Strahlposition und Bewegung der Laser-Scanner-Einheit im Scanbereich bestimmt. Die Qualität des Messprinzip des SFM zeigt sich immer dann, wenn das Verhalten des Lasers in einer Bewegung eine Rolle spielt.

Zweite Preise

Das Projekt, dass mit dem zweiten Preis 2020 ausgezeichnet wurde, wird bei der Bomben­entschärfung eingesetzt. Die Innovation mit dem Titel „Neue Laserlösung zur Entschärfung von Kampfmittel-Blind­gängern (UXO) durch Einsatz eines 3D-gedruckten Einwegwerk­zeugkopfs“ wurde von Oliver Meier, geschäfts­führender Gesell­schafter der Laser on demand GmbH, Burgdorf, gemeinsam mit dem Laser Zentrum Hannover e.V. und dem Kampfmittel­räumdienst der Feuerwehr Hamburg entwickelt. Der neue Ansatz besteht darin, durch einen Laser­kerbprozess im zylindrischen Abschnitt der Bombenhülle eine definierte Schwächung zu erzeugen, die dann Druck und damit die Detonations­kraft der Bombe reduziert. Anschließend wird durch einen kontrollierten geringen Energieeintrag eine Verpuffung ausgelöst, die die Hülle an der Kerbe aufreißen und den Zünder auswerfen soll. Ein essenzielles Element des Projektes ist der Einsatz von optischen Standard­komponenten zu erschwinglichem Preis. Wenn es bei der Bomben­entschärfung zu Beschädigungen kommt, was nicht unwahrscheinlich ist, können die Komponenten leicht ersetzt werden.

Der zweite Preis 2022 geht an das Projekt „Innovative Oberflächen durch Hochge­schwindigkeits- Laser-Biomimetik“ von Tim Kunze, Geschäfts­führer der Fusion Bionic GmbH, Dresden, und seinem Team. Funktionelle technische Oberflächen werden bislang überwiegend durch Beschichtungen und litho­grafische Verfahren hergestellt. Die Potenziale dieser Techniken sind begrenzt, die Direkte Laserinterferenz­technologie (DLIP) bietet ganz neue, grenzenlose Möglichkeiten der Oberflächen­veredelung. Beispielsweise können Oberflächen geschaffen werden, an denen Eis nicht haften bleibt, oder Implantate, die dank ihrer biokompatiblen und antibakteriellen Oberflächen vom Körper besser angenommen werden. Fusion Bionic hat auf Basis von DLIP Hochdurchsatz-Fertigungs­systeme entwickelt, die kompakt, robust und bis zu 10mal schneller sind als etablierte Verfahren. Ohne zusätzliche Schritte oder Chemikalien schaffen diese DLIP-Module Mikro- und Nanotexturen auf der Oberfläche mit Geschwindig­keiten von bis zu einem Quadratmeter pro Minute.

Dritte Preise

„Unlimited flexibility for short pulse laser applications - Unbegrenzte Flexi­bilität für Kurzpuls­laseranwendungen“ bietet das neoMOS „SMART“ Lasersystem. Das von Maik Frede von der Neolase GmbH in Hannover entwickelte System setzt die Philosophie der Entwicklung neuer Anwendungen in der Lasermikro­bearbeitung durch den flexiblen Einsatz von Kurzpulslasern um. Der integrierte Ultrakurz­pulslaser für die Materialbearbeitung ermöglicht Pulsdauern von Nano- bis Femtosekunden oder eine Kombination unter­schiedlicher Pulsdauern im selben Prozess. Basis dafür ist eine neuartige Verstärker­technologie. Kombiniert mit einer modularen MOPA-Plattform ermöglicht es die „Open-Source“-Philosophie, nur einen Teil des Lasers (Seeder) zu tauschen, um komplett neue Laserparameter einzurichten. Unterschiedliche Seed-Laser ermöglichen die Änderung von Pulsdauern, Wiederholungs­raten oder Pulsdauern aus demselben Lasersystem. Es ist ein Beispiel für eine neue Maschinen­generation, die die Funk­tionalität mehrerer Lasersysteme in nur einer Maschine vereint.

Das 2022 ebenfalls ausgezeichnete Projekt von Thibault Bautze-Scherff, dem Leiter Vertrieb der Blackbird Roboter­systeme GmbH, Garching bei München, hat den Titel „Endlich vereint: OCT- basierte Prozess­überwachung und Scanner-basiertes on-the-fly Laserschweißen“. Die gemeinsame Entwicklung von Blackbird und der SCANLAB GmbH, Puchheim, vereint alle klassischen Überwachungs­aufgaben beim Laserschweißen in einem Tool. Die Kombination aus on-the-fly- Funktionalität, Haupt- und OCT-Scanner und OCT-Sensor ist über eine gemeinsame Benutzer­oberfläche zugänglich. Das System bietet die immer mehr nachgefragte Flexibilität in Produktions­linien, um beispielsweise verschiedene Teile in einer Station zu schweißen, die jeweils ihre eigenen Anforderungen an die Prozess­überwachung haben.

Fh.-ILT / JOL

Weitere Infos

• Innovation Award Laser Technology, Arbeitskreis Lasertechnik e.V. / European Laser Institute, Aachen