Im Rahmen des Forschungsprojekts Horizon 2020 soll ein Lasersystem für die Materialbearbeitung entwickelt werden, dass eine durchschnittliche Leistung von 2,5 kW und einer Pulsleistung von 100 MW in einem einzigen Impuls erzeugt.
Foto: Hochschule Mittweida

Laserschneiden

Lasermaterialbearbeitung: Um Faktor 1000 schneller

Im Rahmen des Projekts „Pulse“ soll ein komplettes Lasersystem mit einer Leistung von 2,5 kW und einer Pulsleistung von 100 MW in einem einzigen Impuls entwickelt werden.

Das Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM) ist Teil eines europäischen Konsortiums im Horizon-2020-Projekt "Pulse" zur Entwicklung schnellerer und ressourcenschonender Produktionswerkzeuge für den Automobilbau und hier für alle Fragen der Strahlführung zuständig.

Ziel ist ein neues Lasersystem für die Materialbearbeitung: Mit einer durchschnittlichen Leistung von 2,5 kW und einer Pulsleistung von 100 MW in einem einzigen Impuls wird es härtesten Borstahl schneiden – und das bis zu eintausendmal schneller und mit weniger Abfallprodukten als mit aktueller Technologie.

Kombiniert ist diese Leistungsfähigkeit mit der Verfeinerung von Gravuren für Fahrzeugteile in unvorstellbaren Geschwindigkeiten und in Mikrometergenauigkeit Dazu kommt die Fähigkeit zum Mikroschweißen von ungleichen Metallen für Solarthermieabsorber. An dem Projekt wirken zwölf Partner aus sechs verschiedenen Ländern mit, darunter die Hochschule Mittweida.

Strahlführung wird am LHM entwickelt

Das LHM ist im Projekt "Pulse" für alle Fragen der Strahlführung zuständig. In Mittweida wird das Laserscan-System entwickelt, das notwendig ist, um das Hochgeschwindigkeitspotenzial der entwickelten Hochleistungs-Ultrakurzpuls-Laser auszuschöpfen. Der Scanner verwendet ein optisch verzerrungsfreies Doppelpolygon mit großer Apertur, was einerseits eine starke Fokussierung der Laserstrahlung und anderseits eine hohe Laserleistungsbelastung ermöglicht. Damit ist es möglich, den Laserstrahl mit unvorstellbaren Geschwindigkeiten von über einem Kilometer pro Sekunde, das heißt mehrfacher Überschallgeschwindigkeit, über das Werkstück zu führen – und dies unter Einhaltung der geforderten Präzision.

Zudem können große Scanfelder realisiert werden und so die Produktivität der Prozesse weiter verbessert werden. Darüber hinaus besitzt der Polygonscanner eine extrem schnelle Elektronik, die es ermöglicht, den Laser sehr schnell ein- und auszuschalten und so komplexe Strukturen zu erzeugen. Dies ist besonders für Strukturierungs- bzw. Oberflächenmodifikationsprozesse erforderlich, die ebenfalls Bestandteil des "Pulse"-Projektes sind.

Prof. Dr.-Ing. André Streek, Professor für innovative Lasertechnologien an der Hochschule Mittweida: „Es ist sowohl eine große Chance als auch eine inspirierende Herausforderung für uns, unsere Hochgeschwindigkeits-Scantechnologie auf ein industrielles Niveau zu heben. Die Kombination aus Scanner und Kurzpulslasersystem in der Leistungsklasse von mehreren Kilowatt ist einzigartig und zeigt generell das hohe Niveau der Laserforschung in Europa. Der Einsatz dieser Technologien ermöglicht völlig neue Anwendungsgebiete für die Lasertechnik.“

Förderung

Das Projekt hat ein Budget von mehr als 5,2 Millionen Euro über einen Zeitraum von 4 Jahren. Es wird im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. 824996 aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm der Europäischen Union Horizon 2020 finanziert. PULSE ist eine Initiative des Photonics Public Private Partnership.

Ansprechpartner für das Projekt ist Prof. Dr.-Ing. André Streek (streek@hs-mittweida.de).

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