Multi-Achs Laser Mikro-Komplettbearbeitung

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2013 of
PHOTONICS
2015
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München
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Internationale Messenews
Innovationen aus allen Branchen
Die Datenbrille von morgen
ePaper
Lesen Sie
digital
Aus dem Inhalt:
Branchennews
Für Smartphones und Co.
Foto: Lupo / pixelio.de
Lasersysteme ermöglichen neue
Anwendungen für Smartphones,
Tablets und Fernseher. | Seite 11
Dank Augenlaser wird das Gadget endlich alltagstauglich
D
– es sei denn, er zückt einen
Reiseführer. Künftig könnten
Besucher all die interessanten
Angaben auf Anhieb sehen, eingeblendet in das Sichtfeld einer
Datenbrille. Sie erblicken dann
nicht nur die Gebäude, sondern
jeweils daneben – ähnlich wie
in Sprechblasen in einem Comic
– die entsprechenden Informationen. In einer Stadt kann dieser
Die pittoresken Straßen des Ört- Dienst sehr hilfreich sein. Man
chens ziehen den Urlauber in ih- spricht dabei von „See-throughren Bann. Doch die historischen Datenbrillen“.
Informationen zu den Gebäuden
Das Near-to-eye-Display verhilft Datenbrillen schon bald zu einem
bleiben ihm zunächst verborgen
Fortsetzung auf Seite 2 dezenten Auftritt.
Foto: Fraunhofer IOF
atenbrillen entsprechen bislang nicht unbedingt modischen Kriterien – sie sind groß
und klobig. Im privaten Umfeld
konnten sie sich daher noch
nicht durchsetzen. Eine neue
Technologie von FraunhoferForschern ermöglicht es nun,
die „Augengläser“ klein und unauffällig zu gestalten.
Innovationen
Für tiefes UV-Licht
Neue Bandpassfilter für tiefen
UV-Bereich | Seite 2
Messewelten
Year of Light
Supporting program for the LASER
World of PHOTONICS | Page 9
Innovationen
Branchennews
FORSCHER ENTWICKELN NEUES VERFAHREN
FINGERABDRUCK VON ZELLEN
Laser gegen Lecks
Physiker mit Reichart-Preis geehrt
Fraunhofer IPM entwickelt neuartiges Verfahren
für das Aufspüren von Lecks in Biogasanlagen.
Der eingesetzte Laser entdeckt mögliche Schäden aus mehreren Metern Entfernung. | Seite 6
Gemeinsam mit Prof. Dr. Christian Spielmann
forscht Zürch an einer Methode, mit der Krebszellen schnell und unkompliziert entdeckt und
klassifiziert werden können. | Seite 4
Messestadt
München
Von Weißwurst bis Chicken
Tandoori: internationale Küche
in der Metropole | Seite 12
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Innovationen
Bessere Qualit t
beim Schwei en
••• 2 •••
Neuer Bandpassfilter für tiefes UV-Licht
Das Fraunhofer IWS Dresden hat
ein Verfahren zum Schweißen von
Bauteilen aus Aluminium-Druckguss
entwickelt und gemeinsam mit einem Industriepartner in die Serie
überführt. Mithilfe brillanter Laserstrahlung und hochfrequenter
Strahloszillation konnte erstmals
eine Schweißverbindung erzeugt
werden, die sich durch eine äußerst
geringe Porenhäufigkeit im Schweißgut auszeichnet. Darüber hinaus ist
der Bauteilverzug durch die lokal begrenzte Wärmeeinbringung kaum
noch messbar. Mit dem herkömmlichen Laserstrahlschweißen ist diese
Qualität nicht realisierbar.
Wegen der guten Gießbarkeit und
der Möglichkeit einer komplexen
Formgebung wird Aluminium-Druckguss im Automobilbau vielfältig genutzt, insbesondere für dünnwandige Querschnitte. Häufig sind an den
Gusskomponenten Schnittstellen zu
Profil- oder Rohrhalbzeugen vorgesehen, welche oft druckdicht miteinander verbunden werden müssen.
Modifying
material surfaces
In a new EU-funded project, ultrashort laser pulses modify material
surfaces so that metal powder from
a cold gas jet can adhere more easily. With Cold Spray Technology,
coating lightweight materials such
as plastics or carbon fiber reinforced
plastic (CFRP) becomes significantly
simpler. The EU research project “Efficient Manufacturing of Laser-Assisted Cold-Sprayed Components”
(EMLACS) unites five partners from
industry and research who want to
extend low-pressure cold gas spraying to new applications.
Cold Gas Spraying is an additive
manufacturing process in which
metal powders are accelerated to
supersonic speeds to adhere to material surfaces. The material deposition process is based on the kinetic
energy of the particles. A thick layer (> 0.5 mm) is deposited with no
thermal defect in the substrate.
The deposited layer can be directly
machined or reworked. The main
advantages of low-pressure cold
gas spraying are the lack of heat
input, high processing speed, and
low investment cost. New material
combinations are especially promising in automotive and aeronautics.
Auf der LASER 2015 werden auch die
neuesten Bandpassfilter für den tiefen UV-Bereich vorgestellt. Sie eignen sich ideal für Anwendungen wie
die Fluoreszenzmikroskopie, RamanSpektroskopie, Excimer-Laser oder
allgemein in der Biologie.
Bandpassfilter für den tiefen UV-Bereich eignen sich ideal für Anwendungen
wie die Fluoreszenzmikroskopie.
Foto: Deep UV Bandpass
Fortsetzung von Seite 1
Die Datenbrille, die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und
Feinmechanik (IOF) in Jena entwickelt haben, kann noch mehr als das: Sie könnte
ein Problem lösen, mit denen Hersteller
solcher Optiken bislang zu kämpfen haben. Denn die Gestelle sind
nach wie vor groß und klobig. Im
privaten Umfeld gibt es daher nur
wenige Menschen, die sich die Datenbrille auf die Nase setzen. „Wir
haben unsere Brille so gestaltet,
dass sie einen kleinen, unauffälligen Aufbau erlaubt“, sagt Dr. Peter Schreiber, Gruppenleiter in der
Abteilung Mikrooptische Systeme
am IOF.
Übliche Modelle bestehen aus einem Mikrodisplay, der das Bild erzeugt, und einer Optik, die das Bild
an die gewünschte Stelle projiziert.
Beide Einheiten sind am Brillenbügel befestigt. Zwar ist das Mikrodisplay der neuen Brille mit 8 mal
15 Millimetern ähnlich groß wie
herkömmliche Modelle. Die Optik
dagegen ist mit fünf Millimetern nur etwa ein Fünftel so lang wie bisherige Ausführungen. Denn statt einer langen Optik
setzen die Wissenschaftler viele kleine
Optiken nebeneinander. „Wir erreichen
so mit einem sehr viel kürzeren Aufbau
das gleiche Ergebnis“, erläutert Schreiber.
Eine weitere Neuerung: Während handelsübliche Datenbrillen das Bild oft an
den Rand des Sichtfelds projizieren – der
Nutzer muss beispielsweise nach rechts
oben schauen –, sieht er die Infos beim
neuen Modell genau dort, wo sie inhaltlich hinpassen, also etwa direkt neben
dem Baudenkmal. Dazu bringen die Forscher eine – für das menschliche Auge
Bandpassfilter für den tiefen UV-Bereich sind in diversen Größen erhältlich und bieten Transmissionsbereiche
bis hinunter zu 122 nm. Sie werden
meist aus hochwertigen MgF2- und
UV-Quarzglas-Substraten hergestellt.
Um die besten Eigenschaften zu gewährleisten, werden hochwertige
Bandpassfilter für den tiefen UV-Bereich von den Herstellern vor der Auslieferung visuell und optisch geprüft.
Bei führenden Anbietern werden alle
Filter zudem mit einem individuellen
Transmissionsprofil ausgeliefert, welches die Filtereigenschaften im Detail
dokumentiert.
wandt. Die Brille lässt sich einfach und
kosteneffizient herstellen“, sagt Schreiber.
Brauchen Menschen eine Lesebrille, hätten sie üblicherweise auch Schwierigkeiten, die eingeblendeten Informationen
zu lesen. Deshalb gleicht die Brille
Weitsichtigkeit aus. „Unser Multikanalansatz ermöglicht es, Weitsicht gänzlich ohne mechanisch bewegte Elemente wie beispielsweise
am verstellbaren Okular eines Feldstechers auszugleichen und die
Bildschärfe individuell rein elektronisch einzustellen“, erklärt Schreiber. Für den Nutzer heißt das: Auf
seinem Smartphone, das via Bluetooth die entsprechenden Inhalte und Informationen an die Brille
sendet, gibt er in der entsprechenden App die Werte seiner Fehlsichtigkeit ein. Alles Weitere geschieht
automatisch: Die Brille verzerrt die
eingeblendeten Bilder so vor, dass
sie dem Anwender scharf erscheiAuch im Tourismus könnten Datenbrilnen. Auch andere Sehfehler wie Aslen künftig boomen. Foto: H.D.Volz / pixelio.de
tigmatismus oder Kurzsichtigkeit
kann die Brille kompensieren.
unsichtbare – Gitterstruktur im Nanomaßstab auf die Brillengläser auf und Die Anwendungsgebiete der Datenbrilfunktionieren sie somit zum Lichtleiter le sind keineswegs auf den Tourismus
um. Kurzum: Das Lichtbild wird durch beschränkt: So könnte man sich beim
ein Gitter in das Brillenglas eingekoppelt, Sport die persönlichen Belastungswerte
bis zur gewünschten Stelle geleitet, dort anzeigen lassen. Auch den Arbeitsalltag
ebenfalls durch ein Gitter ausgekoppelt könnte eine solche Brille erleichtern: Beiund in das Sichtfeld des Trägers einge- spielsweise bräuchten Mechaniker, keispiegelt. „Die entsprechenden Herstel- ne dicken Anleitungen wälzen, sondern
lungsverfahren sind massentauglich und sehen die Arbeitsschritte in ihr Sichtfeld
werden in der Industrie bereits ange- eingeblendet.
Innovationen
••• 3 •••
A new Gateway to the microcosmos
New laser-light source will lead to signicant advances in research on fundamental physics
P
hysicists at the Laboratory for
Attosecond Physics have developed a new laser-light source
that will lead to significant advances in research on fundamental physics.
With the aid of extremely short
and highly intense pulses of laser
light, scientists have made great
strides in their efforts to observe
and control particle motions outside the confines of atomic nuclei.
Indeed, the future of electronics
lies in optical control of electron
flows. That would enable data
processing operations to be performed at frequencies equivalent
Short and highly intense pulses of laser light scientists
to the rate of oscillation of visible
control particle motions.
Photo: Thorsten Naeser
light – some 100,000 times faster
than is feasible with current techniques.
icists at the Laboratory for Atto- Optics (MPQ), has developed a
second Physics (LAP), which is run novel light source that brings the
To reach this goal, advances in la- jointly by LMU Munich and the age of optoelectronics closer. The
ser technology are essential. Phys- Max Planck Institute of Quantum team describes the new instru-
ment in the journal “Nature Communications”. Most of the lasers
utilized in research laboratories
are based on titanium:sapphire
(Ti:Sa) crystals, and this type of
instrument has been the dominant tool in the production of ultrashort light pulses for over 20
years. But this situation is likely to
change very soon.
All the indications are that thindisc laser systems will soon displace their older rivals, which
employ rod- or slab-like crystals.
The team at the LAP has now introduced the Ytterbium: Yttrium-Aluminium-Garnet (Yb:YAG)
disk laser. The instrument emits
pulses lasting 7,7 femtoseconds
(10 to the minus 15 sec, a millionth
of a billionth of a second), which
corresponds to 2,2 wave periods. The average pulse power is
6 watts and each pulse carries
0,15 microjoules of energy, 1,5 orders of magnitude greater than
that attainable with commercial
titanium:sapphire lasers.
Physicists are already able to control the waveform of the emitted
pulses with considerable precision, but the new system extends
this capacity even further. Exquisite control of the temporal shape
of the electromagnetic fields of
the light waves is indispensable
for their use in the switching of
electron flows in condensed matter and in single atoms, and hence
for optoelectronics. Secondly,
pulse length must be limited to
a few femtoseconds. Previous
experiments carried out by the
team at the LAP had shown that
it is indeed possible to switch
electric currents on and off using
specially shaped electromagnetic
wave packets.
Faster, lighter, better
Powerteam: Laser und Plasma
Mastering challenges in lightweight construction
Forscher entwickeln effiziente Methode für Glasbearbeitung
Many joining and cutting processes are possible only with lasers.
New technologies make it possible to manufacture metal components with hollow structures
that are significantly lighter and
yet just as stable as solid components. In addition, lasers can be
used to combine various lightweight construction materials and
steels with each other.
Lightweight construction materials are popular: aluminum is used
in the bodywork of cars, for example, and aircraft fuselages already
consist in large part of light carbon
composite materials. However,
the possibilities of lightweight
construction technologies are far
from exhausted. New manufacturing and processing methods are
capable of making production processes even faster and of making
materials even lighter and more
robust. Laser technologies have a
particularly important part to play
here, as several exhibits from the
Aachen-based Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT) will
demonstrate during the LASER
World of PHOTONICS in Munich.
A row of letters two meters high
spelling out the word “light” is the
most eye-catching exhibit.
The letters are made from a complex, porous mesh structure. Just
as it made this special exhibit from
plastic using 3D printing technology, Fraunhofer ILT works with industrial customers to develop and
manufacture metallic components
that are weight-optimized thanks
to their internal structure. 3D printing makes it commercially viable
to produce even customized and
one-off components and tools. The
LIGHT legend at the trade fair is a
spectacular illustration of how lightweight stable structures can be.
Manufacturing metallic components with similarly lightweight
structures is Fraunhofer ILT researchers’ specialty. To do it, they
use the selective laser melting
method, which has been developed
over the past few years. Broadly
similar to 3D printing, SLM involves
using a laser beam to melt powder
with pinpoint accuracy according
to CAD data instructions. This melt
then hardens to form layers of just a
few micrometers in thickness, building up a component layer by layer.
Mit Laserstrahlen lassen sich kleinste Mikrostrukturen in Materialien einbringen. Bei
transparenten Werkstoffen wie Glas ist dazu jedoch viel Energie nötig. Forscher haben
eine effizientere Lösung gefunden: Sie kombinieren den Laser mit einem Plasmastrahl.
Sie finden sich im Handy genauso wie in
hochwertigen Kameras oder elektronischen Fahrerassistenzsystemen: winzige
optische Bauteile aus Glas, die mit Mikrostrukturen versehen sind. In der Regel
kommt Lasertechnologie zum Einsatz, um
die extrem feinen Strukturen in die Glasoberfläche einzubringen. Da Glas transparent ist, wird die Laserbearbeitung jedoch
zur echten Herausforderung: Ist die EnerForscher nutzen Plasmastrahlen für
giedichte des Lasers zu gering, wird zu weMikrostrukturen im Glas.
nig Strahlung absorbiert, um einen Effekt
Foto: Fraunhofer IST
zu erzielen. Ist die Leistungsdichte sehr
hoch, kommt es wiederum oft zu unerwünschten Nebeneffekten wie Verschmut- des Anwendungszentrums für Plasma und
Photonik am IST in Göttingen.
zungen durch Abtragungsreste.
Forscher des Fraunhofer-Instituts für
Schicht- und Oberflächentechnik (IST) gehen jetzt einen völlig neuen Weg: Sie koppeln beim Strukturierungsprozess ein Atmosphärendruckplasma in den Laserstrahl
ein. „Mit dieser Laser-Plasma-Hybridtechnologie ist es uns gelungen, die Strukturierung mit weitaus weniger Energie durchzuführen“, erklärt Prof. Wolfgang Viöl, Leiter
Unter einem Plasma versteht man ein reaktives Gas, das aus frei beweglichen energiereichen Elektronen, Ionen und Neutralteilchen besteht. Entspricht der Druck in
diesem Gasgemisch ungefähr dem der Umgebung, spricht man von einem Atmosphärendruck- oder Normaldruckplasma. In der
Natur kommt Plasma beispielsweise in Gewitterblitzen vor.
Branchennews
••• 4 •••
Fingerabdruck von Zellen
Physiker Dr. Michael Zürch mit Reichart-Preis ausgezeichnet
D
er Physiker Dr. Michael Zürch Akademie gemeinnütziger Wis- Der „Erfurter Nachwuchspreis tiert. Michael Zürch erhielt die
von der Universität Jena wur- senschaften zu Erfurt ausgezeich- für anwendungsbezogene Wis- Auszeichnung für seine Dissersenschaft“ ist mit 2 000 Euro do- tationsschrift „High-Resolution
de mit dem Reichart-Preis der net.
Extreme Ultraviolet Microscopy
– Imaging of Artificial and Biological Specimens with Laser-Driven Ultrafast XUV Sources“.
Streubild der
Zellprobe
Gemeinsam mit seinem Doktorvater Prof. Dr. Christian Spielmann forscht Zürch an einer
Methode, mit der Krebszellen
schnell und unkompliziert entdeckt und klassifiziert werden
können. Die Physiker verwenden
dazu ein spezielles selbst entwickeltes Röntgenmikroskop,
bei dem die Strahlung eines Ultrakurzpulslasers zum Einsatz
kommt.
Physiker Dr. Michael Zürch ist von der Universität Jena mit dem Reichart-Preis der Akademia gemeinnütziger Wissenschaften zu Erfurt ausgezeichnet worden.
Foto: Jan-Peter Kasper / FSU
kürzere Wellenlänge des Lasers
wird eine deutlich höhere Auflösung des Bildes erreicht als bei einem herkömmlichen Mikroskop.
„Wir können mit diesem Mikroskop einzelne Zelltypen erkennen
und unterscheiden“, erläutert Michael Zürch. Mit herkömmlichen
Lichtmikroskopen würden Krebszellen lediglich wie kleine runde
Bälle aussehen. Hingegen mache
das neuartige Mikroskop auf Laser-Basis Strukturen auf den Zellen sichtbar.
Bei ersten Experimenten mit
Brustkrebszellen konnte Zürch
deshalb eindeutig verschiedene
Krebszellen direkt im Mikroskop
unterscheiden, was die Möglichkeit der schnellen Diagnose
eröffnet. Gemeinsam mit dem
Universitätsklinikum Jena und InDer Laser erzeugt dabei ein dustriepartnern soll das VerfahStreubild der Zellprobe – einem ren weiterentwickelt und zur AnFingerabdruck ähnlich. Durch die wendungsreife geführt werden.
Jenaer Professor geehrt
Spectroscopy Award 2016 in Pittsburgh
Prof. Dr. Jürgen Popp, wissenschaftlicher
Direktor des Leibniz-Institutes für Photonische Technologien und Professor am Institut für Physikalische Chemie der FriedrichSchiller-Universität Jena, erhält für seine
substanziellen Beiträge auf dem Gebiet der
angewandten Spektroskopie den Pittsburgh
Spectroscopy Award 2016. Prof. Popp ist erst
der zweite Nicht-Amerikaner, der diesen angesehenen Preis in seiner fast sechzigjährigen Geschichte erhält.
Popp studierte Chemie an der Universität Erlangen und Würzburg. Seit 2002 ist er Direktor des Institutes für Physikalische Chemie
der Friedrich-Schiller-Universität Jena. 2006
wurde er zusätzlich zum wissenschaftlichen
Direktor des Leibniz-Institutes für Photonische Technologien benannt. Professor
Popp ist Autor von mehr als 540 Publikationen, Inhaber von zwölf Patenten im Bereich
spektroskopische Instrumentierung und
Editor-in-Chief des Journal of Biophotonics.
2012 wurde ihm die Ehrendoktorwürde der
Universität von Cluj-Napoca (Rumänien) verliehen und 2013 erhielt er den Robert-KellnerLecture Award.
Prof. Dr. Jürgen Popp erhält den begehrten US-Preis. Foto: IPHT Jena / S. Döring
Spektroskopie beigetragen haben. Hauptforschungsschwerpunkt von Prof. Popp ist die
Biophotonik, das heißt die Entwicklung und
Anwendung von frequenz-, zeit- und ortsaufgelösten laserspektroskopischen Methoden
für die biomedizinische Diagnostik sowie
für die Umwelt- und Lebensmittelanalytik.
Eckpunkte dabei sind die Entwicklung und
Der Pittsburgh Spectroscopy Award, wel- Anwendung linearer und nichtlinearer Racher 1957 eingerichtet wurde, ehrt Personen, man-Technologien mit Fokus auf klinischer
die in besonderer Weise zum Forschungsfeld Diagnostik.
••• 5 •••
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Produktbereiche der LASER World of PHOTONICS 2015
Main offerings of LASER World of PHOTONICS 2015
■■■■ Halle / Hall A2 Imaging
■■■■ Halle / Hall A2 Sensorik, Mess- und Prüftechnik
Optische Messsysteme
Sensors, Test and Measurement / Optical Measurement
Systems
■■■■ Hallen / Halls A2, A3 Laser und Lasersysteme für die
Fertigung / Lasers and Laser Systems for Production
Engineering
■■■■ Halle / Hall A2 Sonderschau „Photons in
Production“ / Special Exhibit “Photons in Production”
■■■■ Halle / Hall A2 Photonics Forum /
“Optical Metrology and Imaging”
■■■■ Halle / Hall A3 Photonics Forum /
“Industrial Laser Applications”
■■■■ Halle / Hall A3 Sonderschau „3D Printing“
„Additive Fertigung“ /
Special Exhibit “3D Printing” / “Additive Manufacturing”
Ost
Ost
st
■■■■ Halle / Hall A3 Sonderschau „Photonikanwendungen in
der Automobilbranche“ / Special Exhibit “Photonics
Applications in the Automotive Sector”
■■■■ Halle / Hall B1 Optik / Fertigungstechnik für Optiken
Optics / Manufacturing Technology for Optics
■■■■ Hallen / Halls B2, B3 Laser und Optoelektronik
Lasers and Optoelectronics
■■■■ Halle / Hall B3 Biophotonik und Medizintechnik
Biophotonics and Medical Engineering
■■■■ Halle / Hall B3 Optische Information und
Kommunikation / Optical Information and Communication
■■■■ Halle / Hall B1 Career Center
■■■■ Halle / Hall B3 Photonics Forum /
“Biophotonics and Medical Applications Lasers and
Optics”
■■■■ Halle / Hall B3 Startup World
■■■■ Halle / Hall ICM, B0 World of Photonics Congress
Industrielle Lasersysteme
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· Schweißen
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mit Pulver & Draht
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Lasersysteme
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Halle A3
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Innovationen
••• 6 •••
Ein Laser, der Lecks aufspürt
Fraunhofer IPM entwickelt neuartige Laser-Technologie für die Wartung von Biogasanlagen
Bislang ist es anspruchsvoll, Biogasanlagen zu warten. Problematisch ist besonders das Aufspüren von möglichen Lecks im Tank. Eine neue Lasertechnik, entwickelt
vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM), soll jetzt Abhilfe schaffen.
Foto: Florian Gerlach / pixelio.de
B
iogasanlagen zu warten ist anspruchsvoll. Besonders problematisch sind Lecks, aus denen
Methan austritt – sowohl sicherheitstechnisch, wirtschaftlich als
auch aus Sicht des Klimaschutzes.
Forscher arbeiten an einer Technik, die hilft, Lecks besser aufzuspüren. Ein Laser entdeckt dabei
die undichten Stellen aus mehreren Metern Entfernung.
den Entfernungsmesser. Ein angeschlossener Tablet-PC sammelt
die Daten und wertet sie aus. Auf
dem Bildschirm sind die grafisch
aufbereiteten Informationen zum
ausströmenden Methan und die
exakte Position des Lecks zu sehen. Messungen aus maximal 15
Metern Entfernung sind möglich.
than drohen Brände, wirtschaftlicher Schaden und eine Verschlechterung der Klimabilanz des
erzeugten Stroms.
Noch fehlt eine Technologie, die
es Betreibern erlaubt, Lecks an
allen Anlagenteilen schnell, günstig und sicher aufzuspüren. In einem vom Bundesministerium für
Ernährung und Landwirtschaft
(BMEL) geförderten Projekt haben
sich Forscher und ein Messtechnikhersteller jetzt dieses Problems angenommen. Innerhalb von
eineinhalb Jahren entwickelten
die Experten einen Demonstrator, der aus Lecks entweichendes
Bio- oder Erdgas berührungslos
via Laser entdeckt, schneller und
genauer als das bisher möglich
war. Beteiligt waren das Fraunhofer-Institut für Physikalische
Messtechnik (IPM) in Freiburg, das
Fraunhofer-Institut für Umwelt-,
Sicherheits- und Energietechnik
UMSICHT in Oberhausen sowie
die Schütz GmbH Messtechnik aus
Lahr.
Fast 8 000 Biogasanlagen existieren heute in Deutschland. Sie
nutzen aus Biomasse gewonnenes
Gas, um elektrischen Strom und
Wärme zu erzeugen. 2013 haben
die Betreiber insgesamt 26,42
Terawattstunden (TWh) Strom
produziert. Das entspricht etwa
17 Prozent der Bruttostromerzeugung aus erneuerbaren Energien.
In Deutschland werden so mittlerweile 7,5 Millionen Haushalte
mit Strom versorgt. Die Anforderungen für den Betrieb und die
Instandhaltung der Gasanlagen
sind hoch. Besonders problematisch sind Leckagen. Schon kleine
undichte Stellen an den Verbindungsstücken der Gasleitungen Die am Fraunhofer IPM entwioder Fermenter können Folgen ckelte Technologie basiert auf der
haben: Durch ausströmendes Me- optischen Emissions-und Rück-
Das laserbasierte System misst austretendes Biogas
berührungslos aus weiter Entfernung. Foto: Fraunhofer IPM
streuspektroskopie. Dabei nimmt
austretendes Methan das Licht
eines starken Laserstrahls auf.
Gleichzeitig strahlt das Gas einen
Teil des Lichts wieder ab. Die Wissenschaftler analysieren diesen
Anteil und ermitteln aus dem Absorptionsspektrum der austretenden Substanz die Gaskonzentration. Da das Gasspektrum
eindeutig ist, wird sehr selektiv
nur Methan gemessen und keine
anderen Gase. Die Technik findet
in einem kastenförmigen Demonstrator Platz. Er steht auf einem
dreifüßigen Stativ und ist auf das
zu untersuchende Anlagenteil
gerichtet. Der optische Teil des
Messsystems umfasst den Laser,
den Detektor, die Kamera und
Mit dem System können die Forscher besonders genau messen: Sie passten die Wellenlänge des Lasers optimal an.
Eine übliche Flansch größe der
Verbindungsstücke von etwa 15
Zentimetern ist mit drei bis vier
Messgängen vermessen. Zusätzlich erkennt die Technologie zu
hohe Gaskonzentrationen in
Räumen und wann diese für den
Menschen gefährlich sind. Die
Forscher berechnen die Konzentration mit hilfe der Daten des
eingebauten Entfernungsmessers. Der Betreiber weiß damit
auch, wieviel Gas bereits ausgetreten ist. Das ist ein weiteres Alleinstellungsmerkmal des neuen
Systems. Mit der Marktreife der
Technologie rechnet das Fraunhofer IPM in den nächsten drei bis
fünf Jahren.
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zesse optimierten Maschinen von
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swisstec reduzieren diese Faktoren
der Fertigung medizintechnischer
maßgeblich.
Produkte sind anspruchsvoll und
bringen neue Herausforderungen
Komplettbearbeitung steigert
mit sich. Qualität wird vorausEffizienz und Qualität
gesetzt, eine effiziente ProzessDiverse Bearbeitungsschritte, so
gestaltung gefordert. Hersteller
zum Beispiel Drehen und Schleisetzen bei der Entwicklung infen, in einer Aufspannung, ist in
novativer Anlagen auf die Komder mechanischen Bearbeitung
plettbearbeitung in einer Auf- Bild 1: Verfahrensintegration auch längst Standard. Anders stellt sich
bei der Lasermikrobearbeitung: dies nach wie vor im Bereich der
spannung.
medizintechnisches Instrument, Laser Mikrobearbeitung dar. DenDie Medizintechnik von heute ist bei dem definierte Geometrien la- noch führt
auf die Lasermikrobearbeitung sergeschnitten und anschließend
und deren kontinuierliche Weiter- geschliffen werden
zukünftig an der Multi-Achs Laser
entwicklung angewiesen. Der sich
Mikrobearbeitung kein Weg vorbei.
selbst gesetzte Standard ist hoch,
Um am Puls der Zeit zu bleiben gilt
entsprechend präzise müssen die
es hier innovative Konzepte zu entProdukte im Ergebnis sein. Die
wickeln um den Kundenbedürfnisspeziell hierfür entwickelten Lasersen entsprechende Lösungen anbieanlagen haben sich zum Allroundten zu können.
er ihres Fachs entwickelt, müssen
im Idealfall über mehrere BearbeiModular, kompakt und im
tungswerkzeuge sowie eine integhöchsten Maße flexibel
rierte Qualitätsüberwachung verDas Schweizer Unternehmen
fügen und dabei unterschiedliche
swisstec hat die KundenbedürfnisBauteile bearbeiten. Innovationen,
se erkannt, analysiert und führt den
wie zum Beispiel neue und noch Bild 2: Komplettbearbeitung me- Trend hin zur Multi-Achs Laser
effizientere Strahlenquellen müssen dizintechnischer Produkte: Ne- Mikrobearbeitung an. Die indiin einer möglichst kompakten Anla- ben der Lasermikrobearbeitung viduellen Bedürfnisse des Kunden
ge Platz finden. Ist dies erfolgreich werden auch Umformoperationen, im Auge, bietet swisstec kompakgelöst, muss die Anlage den Praxis- mechanisches Konifizieren, das te Anlagen an, die modular konzitest überstehen und diverse Mate- Verschweißen von Rohrenden mit- piert sind und dem Kunden auch
rialien mit höchster und gleichblei- tels Faserlaser sowie das Schleifen für zukünftige Anforderungen ein
unterschiedlichster Geometrien in- Höchstmaß an Flexibilität ermögbender Präzision bearbeiten.
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Das in der Medizintechnik benötigte Produktportfolio ist nahezu unerschöpflich und geht längst über bekannte Produkte, wie zum Beispiel
Stents, hinaus. Hersteller müssen Bild 3: Filigrane medizintechnische Instrumente, bei denen lasergesich entsprechend am Markt posi- schnitten, -gebohrt und eine definierte Geometrie mittels einer Konitionieren, müssen höchste Qualität fiziereinheit erzeugt wird. Zudem lassen sich mithilfe des integrierten
produzieren und sind demnach auf Vision-Systems die bearbeiteten Geometrien automatisch vermessen
flexible und effiziente Fertiglösungen angewiesen. Parallel zu der lau- wurden und die Fehleranfälligkeit Jetzt schon ist die individuelle Ausfenden Produktion gilt es auch das insgesamt drastisch anstieg. Häu- wahl der Strahlenquelle wie CW
ständige Verlangen nach Innovati- fig konnten nur speziell geschulte Faserlaser („continuous wave“)
onen zu berücksichtigen. Eine all- Mitarbeiter die Maschinen bedie- und UKP Femtosekunden-Laser
in-one Lösung fordert, auch unter nen, was die Stückkosten zusätz- („Ultrakurzpuls“) und diese in verBerücksichtigung der nicht unwe- lich in die Höhe schießen ließ. schiedenen Wellenlängen im grüsentlichen Investitionskosten, eine Mehrere Maschinen wiederum nen und IR bzw. UV-Bereich („InBearbeitung in großer oder kleiner aber benötigen mehr Platz, Ener- frarot bzw. Ultraviolett) möglich.
Serie und damit individualisierte gie und Personal und weisen hohe Das Gleiche gilt auch für diverse
Investitionskosten aus. Die auf Pro- Bearbeitungsmöglichkeiten wie Laund modulare Maschinen.
In der Vergangenheit führte dies
zur Entwicklung von Sondermaschinen. Diese erfüllten zwar die
gestellten Aufgaben, waren aber
wenig flexibel. Das gewünschte Produkt musste daher oft auf
gleich mehreren Maschinen hintereinander bearbeitet werden was
zur Folge hatte, dass Rüst- und
Einrichtzeiten stiegen, die sensiblen Produkte während des manuellen Handlings häufiger beschädigt
serschneiden, -bohren, -schweißen schneller und die Qualität bleibt
konstant hoch.
und -abtragen.
Laser & Mechanik, in einem
Prozess verbunden
Flexibilität bedeutet Anpassungsfähigkeit an wechselnde Umstände und swisstec setzt dies in der
Bei dem Konifiziervorgang wird
die Spitzengeometrie erstellt
(Bild 3). Hierbei wird das motorisch
angetriebene Konifizierwerkzeug
(swisstec pat.) eingesetzt um die
Spitze oder Mantelfläche des Rohres in der Form zu verändern, dass
dadurch die ursprüngliche Dicke
des Werkstücks / der Wandstärke
nicht abgetragen wird (Bild 4).
Der Laserschweißpunkt sorgt für
die Dichtheit und Rundheit der
Spitze. Nachdem die komplette
Spitzengeometrie mit einem diamantenbeschichteten Werkzeug
überschliffen wurde, kommt der
Schneidelaser zum Einsatz und
Bild 5: Ultra – kompakte Laser - schließt die Bearbeitung ab.
Anlage mit bis zu acht Achsen und
einer Grundfläche von 800 x 1200 Zusammengefasst lässt sich der
mm2. All-in-one Konzept mit Granit komplette Bearbeitungsprozess wie
Maschinenkörper
folgt darstellen:
- vollautomatischer MaterialvorZusammenführung von Laserpro- schub ab langem Rohr
zessen und mechanischen Bearbei- - das Rohr wird auf der Stirnseitungsschritten um, und zwar in nur te geschnitten
- die Spitze / Mantelfäche konifieiner Anlage.
ziert
In der Praxis wird dies am Bei- - im Anschluss erfolgt die Verspiel einer konkreten Kunden- schweißung der Spitze
- Schleifen der Spitze und des
applikation deutlich.
Dabei handelt es sich um ein Pro- Konus
dukt aus der Medizintechnik, im - Schneiden weiterer RohrkontuDurchmesser von 0,27 bis 0,8 mm. ren
Dieses erfordert, neben der Laser- - Ablängen des Bauteils
bearbeitung, auch das mechanische - Vollautomatische Teile EntnahSchleifen und Umformen (Konifi- me mit Handling-System
zieren) (Bild 1). Das swisstec Konzept sieht hierfür standardmäßig die Dabei variieren die Zykluszeiten,
X-Achse (dynamischer Vorschub je nach Aufwand, zwischen 10 bis
des Stangenmaterials) und die A- 50 s. Ein immer wieder überarbeiteAchse (Rundachse) vor. Zusätzli- tes Konzept sowie eine kontinuierliche aber verfügt die Anlage über che Entwicklungsarbeit ermöglichen
eine Achse für den Querversatz eine weitere Optimierung und Ratiodes Schneidlasers (Y) und für die nalisierung der Arbeitsschritte ohne
dabei auf Prozesssicherheit, PräzisiRadiuskompensation (Z).
on oder Qualität zu verzichten. Die
optimalen Ergebnisse und geringen
Multi-Achs Laser Mikrobearbeitung mit bis zu acht Achsen Stückkosten sprechen für sich. DaDie Feinbearbeitung wird von ei- rüber hinaus überzeugen auch die
ner weiteren Achse übernommen. geringen Abmaße, vor allem in der
Hierfür kommt eine HSC-Schleif- Praxis, denn Raum ist nicht immer
spindel zum Einsatz, welche das genügend vorhanden und wenn ja,
Produkt mit einer Drehzahl bis kostet dieser Geld. Die Anlage mit
60.000 min-1 bearbeitet. Die inte- bis zu acht Achsen integriert in der
grierte Schwenkachse erlaubt eine modularen Bauweise sowohl die
individuelle Winkelstellung, wäh- Strahlenquelle (fs-Laser zum Schneirend eine weitere Achse für die den, Faserlaser zum Schweißen) als
axiale und radiale Zustellung der auch das Achsen-Steuerungsmodul
Schleifspindel sorgt. Somit können „Powerbox“ mit 19 4/6 HE + 24/7
vielfältige Rohrgeometrien einer Bearbeitung Höhe für bis zu acht
Schleifbearbeitung unterzogen wer- NC-Achsen (swisstec pat.) (Bild 5).
Bild 4: Filigrane medizintechnische Instrumente, bei denen laserge- den (Bild 2). Darüber hinaus entschnitten, -gebohrt und eine definierte Geometrie mittels einer Koni- fallen Handlingszeiten, mögliche swisstec micromachining ag
fiziereinheit erzeugt wird. Zudem lassen sich mithilfe des integrierten Umspannfehler werden vermieden, [email protected]
Vision-Systems die bearbeiteten Geometrien automatisch vermessen die Bearbeitung erfolgt wesentlich www.swisstecag.com
Innovationen
••• 8 •••
Glasfasern nach Maß
Fraunhofer entwickelt neues Verfahren zur Bearbeitung von Lasern
V
enenerkrankungen sind hierzulande nahezu eine Volkskrankheit geworden: Jede fünfte Frau und jeder sechste Mann
hat nach Angaben der Deutschen
Venenliga Probleme mit Krampfadern, Thrombosen und anderen
Venenbeschwerden. Eine Venenverödung kann Abhilfe schaffen:
Dazu wird eine Glasfaser mit etwa
einem halben Millimeter Durchmesser in die Ader eingeschoben.
Die Faser ist mit Kunststoff ummantelt und führt in ihrem Innern
Laserlicht. Dieses ist in der Lage, das Gewebe zu veröden: Das
Licht tritt aus der Faserspitze aus,
es entsteht eine Temperatur von
mehreren hundert Grad – die Vene
verschließt sich.
Damit das Licht nicht frontal,
sondern seitlich direkt auf die Venenwand auftreffen kann, läuft
die Faser an ihrem Ende spitz zu.
So bilden die Kegelwände Refle-
tegration (IZM) entwickelten im
Projekt „LaserDELight“ ein neuartiges, laserbasiertes Verfahren, um
solche Glasfasern exakt zu modellieren. Hierzu nutzen sie den FiberTurningLaser, einen Laser zur Glasbearbeitung. „Die Methode erlaubt
erstmals eine automatisierte Herstellung im Serienmaßstab“, erklärt
Dr. Henning Schröder vom IZM.
Bislang werden die Fasern aufwendig mechanisch und manuell
gefertigt. Das dauert nicht nur
wesentlich länger, sondern ist
auch kostenintensiver. „Darüber
hinaus erreicht man so nur schwer
eine produkttaugliche ReproduEin spezielles Verfahren verändert die optischen Eigenzierbarkeit“, sagt Schröder. Die
schaften des Laserlichts.
Foto: Fraunhofer IZM
Automatisierung stellt dagegen
eine gleichbleibende Qualität sixionsflächen. Eine Schutzkappe dem beugt die Kappe Verletzun- cher. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und
aus Glas sorgt dafür, dass sich auf gen vor.
Forschung gefördert. Durch einen
der Spitze kein Blut ablagert. Das
könnte die optischen Eigenschaf- Forscher des Fraunhofer-Instituts Laserstrahl bringen die Forscher
ten des Laserlichts verändern. Zu- für Zuverlässigkeit und Mikroin- das Glasfaserende in Form. In ei-
nem weiteren Produktionsschritt
wird die Schutzkappe aufgesetzt
und mit der Faser verschmolzen,
ohne dass weitere Ausstattung erforderlich ist.
„Bei dem neuen Verfahren erwies
es sich als praktikabler, die Faserspitze nicht mehr wie bei einem
Bleistift spitz nach außen zulaufend, sondern als kegelförmige
Einbuchtung in die Faser hinein zu
modellieren“, erläutert Schröder.
Dies bietet einen weiteren Vorteil: Die Kappe am Ende der Faser
wird kleiner, da der spitze Kegel
wegfällt. Damit wird der Fasersondenkopf insgesamt kompakter
und beweglicher. Er kann in noch
winzigere Venenverästelungen
vordringen. Das Ziel der Forscher:
Glasfasern mit einem Durchmesser von nur noch 100-200 Mikrometern. Diese könnten auch in der
optischen Sensorik neue Anwendungen eröffnen
Neue Röntgentechnik
Welcome to the future
Forschern der TU München gelingt Durchbruch
Fraunhofer presents revolutionary coating at Display Week
Röntgenaufnahmen sind aus dem
medizinischen Alltag nicht mehr
wegzudenken. Knochen beispielsweise absorbieren aufgrund ihres
hohen Kalziumgehalts Röntgenstrahlen stark. So unterscheiden
sie sich von Luft gefüllten Hohlräumen wie der Lunge und vom umliegenden Weichgewebe deutlich.
Weichteile, Organe und Strukturen innerhalb von Organen wie
Tumore sind jedoch mit den heute
in der Medizin eingesetzten Geräten kaum zu unterscheiden, da sie
einen sehr ähnlichen Absorptionskoeffizienten besitzen.
also, die alle die gleiche Energie
und Wellenlänge besitzen. Röntgenstrahlen mit solchen Eigenschaften konnten bislang nur an
großen Teilchenbeschleunigern
erzeugt werden. Sie besitzen einen Umfang von mindestens einem Kilometer. Im Vergleich dazu
ist die Kompakt-Synchrotronquelle
nur etwa so groß wie ein Auto und
passt in ein normales Labor.
„Monochromatische Strahlung ist
viel besser geeignet, um neben
der Absorption noch andere Parameter messen zu können“, erklärt
Elena Eggl, Doktorandin am Lehrstuhl für Biomedizinische Physik.
„Dies liegt daran, dass sie nicht
wie das breit gefächerte Spektrum
normaler Röntgenröhren zu Artefakten führt, die die Bildqualität
verschlechtern.“
Mit einer neuen Technologie ist es
Wissenschaftlern um Franz Pfeiffer, Professor für Biomedizinische
Physik am Physik-Department der
TU München, nun gelungen, solche Weichgewebestrukturen sichtbar zu machen. Die Wissenschaftler nutzten dazu eine neue Art von In den fokussierten RöntgenRöntgenquelle, die kompakte Syn- strahl brachten die Wissenschaftler optische Gitter ein und konnchrotronquelle.
ten so zusätzlich zur Absorption
Im Gegensatz zu klassischen Rönt- der Röntgenstrahlen auch kleine
genröhren erzeugt ein Synchrot- Phasenverschiebungen und Streuron stark gebündelte, monochro- ungen der Strahlen an der Probe
matische Röntgenwellen, Strahlen messen.
At the SID Display Week in San José/USA the
Fraunhofer Institute for Organic Electronics,
Electron Beam and Plasma Technology FEP
presented a coating which is required to expand the diameter of a laser beam by more
than factor of one hundred. With this coating, backlighting for holographic displays
can be realized in the future.
Wouldn’t it be exciting to sit in the midst of
a film without wearing annoying 3D glasses?
Not only for television fans, holographic displays would be a giant step in this direction.
Medical scientists could inspect spatial images of the inside of the body and observe
detailed movements of organs.
A company in Dresden works on such displays. Holographic displays use certain properties of laser light for the complete threedimensional display of images. Therefore, an
expansion of the laser beam to the display
size is necessary. One can easily imagine that
a laser beam with a diameter of a television
display is difficult to realize. A conventional
option would be large lens systems, but
these are clunky and can only be manufactured complexly and at very high costs.
Large precision coatings for optical
Photo: Fraunhofer FEP
applications
power lasers for illumination. The laser is directed at a very flat angle into a glass plate.
Similarly to the shadow of a person which is
extending in the setting sun and whose projected area on the earth also extends, the diameter of the laser beam increases. A small
spot becomes an elongated ellipse. Using
the technique the laser spot is expanded to a
perfect circle, that is large enough in order to
illuminate the entire display. However, if you
In a joint project with SeeReal Technologies shine with a laser on an uncoated glass plate
the scientists of Fraunhofer FEP have now at such a flat angle, approximately more than
developed coatings that enable usage of low 90 per cent intensity would be lost.
Messewelten
••• 9 •••
Year of Light
What to expect at the LASER World of PHOTONICS
L
(African Physical Society), Prof.
John Dudley (Chairman of the International Year of Light Steering
Committee).
ASER World of PHOTONICS
2015 in Munich is the meeting
place for the international photonics industry. The supporting
program reflects current industry trends and provides an opportunity for technical dialog. With
its eight conferences and about
2,700 lectures, the World of Photonics Congress, being held in
the ICM Internationales Congress
Center München from June 21 to
25, is one of the most important
scientific platforms in the world.
The subsequent guided tour
“Light Solutions for the Society
Challenges of our World” uses
concrete applications on exhibitors‘ stands to showcase the
photonics world.
UNESCO initiative
The 2015 LASER World of PHOTONICS and World of Photonics
Congress are dominated by the
International Year of Light and
Light-Based Technologies (IYL).
The UNESCO initiative is intended to highlight to the citizens
of the world the importance of
light and optical technologies in
LASER World of PHOTONICS taking place at ICM Internationales Congress Center München
is one of the most important scientific platforms in the world.
Photo: Messe München
their lives, for their futures, and
for the development of society.
The LASER World of PHOTONICS
and World of Photonics Congress
opens under the motto “Light
Call for Start-ups
Marketplace at Photonic̕s Laser World
For the first time, LASER World of PHOTONICS in
Munich is offering its own marketplace for young
up-and-coming companies. The new exhibition area
“Start-up World” was created in collaboration with
Anwendungszentrum GmbH Oberpfaffenhofen
(AZO). In parallel with this, prizes will be awarded to
the best ideas from the Photonics competition. The
jury chairman and sponsor of the initiative is Falk
Strascheg, a successful company founder and experienced venture capitalist.
Start-up companies are at the very heart of an innovative economy: their pioneering inventions yield
benefits for established companies and society alike.
A marketplace is essential to ensure such companies’
market entry, and thus their existence. With its international network of companies and trade fairs, the
LASER World of PHOTONICS is a unique platform for
innovation: Fledgling companies are able to present
their products to a wide industrial audience at the
trade fair and get in touch with potential investors.
The Photonics competition being organized as part
of Start-up World, covers the entire gamut of optical technologies in two categories. Besides a general
category including all aspects of the optical technologies sector, there is 3-D printing with its own dedicated prize category. The competition is open to national and international technology sector start-up
companies that are not more than five years old. Falk
Strascheg will chair the jury and support the initiative
as its patron appointed to select the winners.
Solutions for the Society Challenges of our World”. The welcoming addresses acknowledge
the political, economic and societal position and importance
of optical technologies. Special
guest speakers are: Dr. Flavia
Schlegel (UNESCO), Dr. Lawrence
Goldberg (National Science Foundation, USA), Dr. Yanne Chembo
The World of Photonics Congress
is taking place in parallel with the
LASER World of PHOTONICS. Is
it is one of the leading international congresses in Europe and
among the Top 3 worldwide.
Keynote speeches by Nobel prizewinners, the presentation of innumerable awards, eight conferences and more than 2,700 scientific
and practical lectures are being
held in the ICM Internationales
Congress Center München.
Messehighlight
Innovationen
••• 10 •••
Besser schwei en
Fraunhofer-Team entwickelt otte Laserspiegel
Mikrospiegel aus Silizium können
Laserstrahlen extrem schnell steuern und damit den Wärmeeintrag
in Werkstücke perfekt dosieren.
Bislang waren sie aber für das Laserschneiden und -schweißen nicht
widerstandsfähig genug. Einem
Fraunhofer-Team ist es jetzt gelungen, schnelle und strapazierfähige Spiegel zu entwickeln, die reif
für anspruchsvolle Schneid- und
Schweißaufgaben sind.
Im Fahrzeug- oder Flugzeugbau
kommen heute verschiedene
Werkstoffe wie Aluminium oder
hochfeste Spezialstähle zum Einsatz, die Gewicht und somit den
Treibstoffverbrauch reduzieren.
Diese neuen Werkstoffe oder deren Kombination aber stellen die
Verarbeiter vor neue Herausforderungen. Das gilt vor allem für das
Schneiden oder Schweißen von
Metallen mithilfe von Lasern. Bislang müssen Laseranlagen mit viel
Aufwand auf einzelne Werkstoffe
abgestimmt werden. In vielen Fäl-
len sind Spezialoptiken nötig, die
eigens für einen Prozess installiert
werden.
Für mehr Flexibilität bei der Laserbearbeitung sorgen jetzt Laserspiegel, die von Ingenieuren des
Fraunhofer-Instituts für Siliziumtechnologie (ISIT) in Itzehoe und
des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in
Dresden gemeinsam entwickelt
worden sind. Herzstück der flexiblen Laseranlage sind Mikrospiegel, die aus Silizium geätzt werden.
Experten sprechen hierbei von Mikro-Elektro-Mechanischen Systemen (MEMS). Diese MEMS-Spiegel
sind Kippspiegel, die die Aufgabe
haben, den Laserstrahl abzulenken
und präzise über das Werkstück zu
führen.
Dank einer in dem Kooperationsprojekt entwickelten Schutzbeschichtung und einer speziellen
Aufhängung halten die Spiegel
Energien im Kilowattbereich aus .
Zur Qualitätskontrolle: Fraunhofer IAF will künftig die chemischen Reaktionen von etwa
Lebensmitteln und Pillen mittels eines Mini-Lasers in Echtzeit verfolgen. Foto: Fraunhofer IAF
Laser arcs as hard as
diamonds
Researchers have developed a new laser method
to apply the coating on the production line
F
raunhofer researchers have developed
a laser arc method with which layers of
carbon almost as hard as diamond can be
applied on an industrial scale at high coating rates and with high thicknesses. By applying carbon coatings to engine components such as piston rings and pins, fuel
consumption can be reduced. “Systematic
application of our new method could save
more than 100 billion liters of fuel each year
over the next ten years,” says Prof. Andreas Leson from the Fraunhofer Institute
for Material and Beam Technology (IWS) in
Dresden, referencing a study that was published in the journal Tribology International
in 2012.
Carbon-based coatings are already used
in volume production. But now the team
of IWS researchers led by Prof. Leson,
Dr. Hans-Joachim Scheibe and Dr. Volker
Weihnacht has succeeded in producing hydrogen-free ta-C coatings on an industrial
scale at a consistent level of quality. These
tetrahedral amorphous carbon coatings are
significantly harder and thus more resistant to wear than conventional diamondlike coatings. “Unfortunately, you can’t just
scrape off diamond dust and press it onto
the component. So we decided we had
to look for a different method,” says Dr.
Scheibe, who has spent over 30 years investigating carbon’s friction-reducing properties. In a similar style to old-fashioned film
By applying carbon coatings fuel consumption can be reduced.
Photo : Karl-Heinz Laube / pixelio.de
projectors, the laser arc method generates
an arc between an anode and a cathode
(the carbon) in a vacuum.
The arc is initiated by a laser pulse on the
carbon target. This produces a plasma consisting of carbon ions, which is deposited as
a coating on the workpiece in the vacuum.
To run this process on an industrial scale,
a pulsed laser is vertically scanned across
a rotating graphite cylinder as a means of
controlling the arc. A magnetic field filters
out all particles of dirt.
Branchennews
••• 11 •••
Auf in neue Elektronikwelten
Tragende Rolle für Lasersysteme in der Elektronikindustrie
E
rst Lasersysteme in der Fertigung machen Smartphones
zu den kompakten Alleskönnern,
die die Welt begeistern. Erst die
exakte Beschriftung mit gebündeltem Licht stellt trotz der fortschreitenden Miniaturisierung die
Rückverfolgbarkeit elektronischer
Komponenten sicher. Laser ebnen
den Weg zu flexiblen Displays,
dreidimensionalen Schaltungen
und betriebssicheren HochvoltBatterien.
en ist Schrittmacher der Miniaturisierung und Qualitätsgarant,
wo Bauteilstrukturen nur per
Mikroskop erkennbar sind. Wo
Mechanik an Grenzen stößt, sind
Laser in ihrem Metier. Und da die
Vielfalt an Strahlquellen stetig
zunimmt, Nutzer also immer spezifischere Leistungen, Wellenlängen und Pulsdauern exakter dosieren können, machen Laser den
Weg zu immer neuen Anwendungen frei.
Gebogene Bildschirme liegen im
Trend. Ob Fernseher, Smartphone oder smarte Uhr – leichte, flexible Displays sind gefragt. Lange
galten sie als Zukunftsmusik. Ein
neues Laser-Verfahren verhilft ihnen nun zum Durchbruch.
Eine dieser Anwendungen ist
besagter Laser-Prozess für flexible Bildschirme. Weil die empfindlichen, auf 100 Mikrometer
dünnem Polymer aufgebauten
Displays in Fabriken kaum handhabbar sind, setzen Hersteller
auf Trägerschichten aus Glas. Darauf werden Displays Schicht für
Schicht aufgebaut: der Polymerfilm, Silizium-Schaltkreise, dann
Funktionsschichten und Versiegelung. Die Krux liegt im Lösen
Als Enabler-Technologie spielen
Laser in der Elektronikindustrie
eine tragende Rolle. Die präzise
berührungslose Laserbearbeitung verschiedenster Materiali-
Laser machen Smartphone-Displays leichter.
Foto: Lupo / pixelio.de
des angetrockneten Polymers Die UV-Pulse (per Excimer-Laser
samt Aufbau der stützenden Glas- durch das Glas auf den Polymer
geschickt) verdampfen nur die
schicht.
Atomlagen, die am Glas kleben.
Die Lösung sind kurzwellige Die Funktionsschichten werden
Lichtpulse – der Laser-Lift-Off. nicht in Mitleidenschaft gezogen.
Der Laser-Lift-Off ist auch für
großflächige OLED-Lichtfelder anwendbar. Der Wegfall des Glases
macht Displays leichter und dünner. Das schafft Raum für neue
Funktionen in Smartphone & Co.
Buch zum Jahr des Lichts
OptecNet w hlt neuen Vorstand
Anlässlich des von der UNESCO ausgerufenen Internationalen Jahr des Lichts und der lichtbasierten
Technologien veröffentlicht der Verband der Hightech-Industrie SPECTARIS in Zusammenarbeit mit
OptecNet am 22. Juni 2015 ein Buch, welches die herausragende Bedeutung der Photonik für unser modernes Leben aufzeigt.
Vorstandsvorsitzender Dr. Klaus Schindler kandidierte nicht mehr
Basierend auf Zahlen und Fakten werden photonikrelevante Themen unterhaltsam, kurz und prägnant
dargestellt. Das Ziel des Buches ist es, die Photonik
auch Menschen außerhalb der gängigen Fachkreise
auf einem einfachen Weg näher zu bringen. Interessierte erhalten hier einen faktenbasierten und unterhaltsamen Überblick über die Photonik-Branche.
Impressum
DIE
LASER World of
MESSE
MESSEJOURNAL
PHOTONICS 2015
Verlag: CONNEX Print & Multimedia AG
Große Packhofstraße 27/28 · 30159 Hannover
Telefon: +49 511 830936 · Telefax: +49 511 56364608
E-Mail: [email protected]
Internet: www.die-messe.de
Auflage IVW-geprüft.
Auflagengruppe: G
Redaktion: Lucia Dettmer
Verantwortlich für den Inhalt: Tina Wedekind
Druck: Druckzentrum Neckar-Alb, 72764 Reutlingen
photonics e. V.) nimmt das Amt des
Schatzmeisters wahr.
Auf der jährlichen Mitgliederversammlung von OptecNet Deutschland e. V. am 12. Mai 2015 in Göttingen
haben die Mitglieder turnusgemäß
einen neuen BGB-Vorstand gewählt:
Vorstandsvorsitzende ist nun Daniela Reuter (Optence e. V.). Dr. Andreas Ehrhardt (Photonics BW e. V.) hat
sich als Stellvertretender Vorstandsvorsitzender zur Verfügung gestellt
und Dr. Horst Sickinger (bayern Daniela Reuter (Mitte) Foto: OptecNet
ERO-Führungen
GmbH
www.ero-fuehrungen.de
Halle: B3 • Stand: 500
Frankfurt Laser
Company
www.frlaserco.com
Halle: B2 • Stand: 401
Fraunhofer Gesellschaft zur
Förderung der angewandten
Forschung e.V.
www.fraunhofer.de
Halle: A3 • Stand: 121
Halle: B3 • Stand: 341
Dr. Klaus Schindler (OptoNet e. V.),
der viele Jahre als Vorstandsvorsitzender für OptecNet Deutschland
tätig war, und der bisherige Schatzmeister Dr. Thomas Fahlbusch (PhotonicNet GmbH) kandidierten nicht
mehr. OptecNet Deutschland dankt
beiden für ihr großes Engagement
während der vergangenen Jahre.
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Messetelegramm
Leister
Process
Technologies AG
www.leister.com
Halle: A3 • Stand: 116
O.R.Lasertechnologie
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www.or-laser.com
Halle: A2 • Stand: 245
OPTIX-BD
Optische Präzisionselemente
GmbH
www.optixco.com
Halle: B1 • Stand: 214
POWERLASE Photonics Ltd.
www.powerlase-photonics.com
Halle: A2 • Stand: 441
Stettler Sapphire AG
www.stettlersapphire.ch
Halle: B1 • Stand: 235
WZW Optic AG
www.wzw.ch
Halle: B1 • Stand: 125
Nichtaussteller:
swisstec micromachining ag
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Messestadt München
••• 12 •••
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Telefon: 089 47084844
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8seasons €€
Maximiliansplatz 9
80333 München
Telefon: 0176 23232323
···
www.8-seasons.com
Il Mulino €
Görresstraße 1
Öffentliche Verkehrswege
zu den Restaurants:
80798 München
www.mvv-muenchen.de
Telefon: 089 5233335
Taxi-Ruf:
www.ristorante-ilmulino.de
z. B.: 089 21610
Mediterrane Küche
Italienische Küche
Ristorante La Rocca €
Maximilianstraße 35c
80539 München
Telefon: 089 24217778
www.ristorante-larocca.de
Restaurant La Valle München €
Sparkassenstr. 3, 80331 München
oder unter: www.mytaxi.com
Preisskala:
€
= bis 20 Euro
€€
= bis 30 Euro
€€€ = bis 40 Euro
€€€€ = bis 50 Euro
€€€€€ = mehr als 50 Euro
Berücksichtigt wurden ausschließlich die Preise für
Hauptgerichte ohne Getränke. Menüs können
entsprechend teurer sein. Keine Gewähr für die
Richtigkeit der Angaben.