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Nicht mehr aufzuhalten!

Die Lasertechnik läutet die Ära der Multi-Kilowatt-Systeme ein

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Fraunhofer-Institut für Lasertechnik

Parallelisierung von Laserstrahlen verspricht mehr Effizienz

Während Fusionskraftwerke und Sekundärquellen hohe Pulsenergie und hohe mittlere Leistung bei hoher Effizienz und hohem Pulskontrast erfordern, brauchen industrielle Produktionsverfahren zuverlässige UKP- und CW-Laser mit hoher mittlerer Leistung und brillanter Strahlqualität bei moderaten Pulsenergien, wie die ILT-Forscher erklären. Im Zusammenspiel mit neuartigen – teils per künstlicher Intelligenz gestützten – Prozessstrategien sowie robusten Fasern, Optiken und Coatings seien diese Lasersysteme die Wegbereiter der effizienteren Laserbearbeitung. Vor allem die Parallelisierung verspreche große Produktivitätszuwächse. Dafür wird der Strahl der Hochleistungsquelle in Dutzende unabhängig voneinander lenkbare Einzelstrahlen gesplittet. Um solche, wie oben schon erwähnt, Multi Beam-Ansätze umzusetzen, braucht es aber schnelle und präzise Strahllenksysteme, wie es weiter heißt. Dafür kommt ein neuartiger, am Fraunhofer ILT entwickelter planarer Galvanometerscanner in Spiel, wie man erfahren darf, den das jüngste Spin-off des Instituts auf dem AKL’26 vorstellen wird. Das miniaturisierte System eigne sich besonders für Multi Scanner-Systeme und arbeite dabei deutlich schneller und präziser als bisher verfügbare Anlagen.

Mit optischen Stempeln und ganzen Lasersalven mehr erreichen

Auch treibt das ILT neue Strahlformungsansätze (Beam Shaping) voran, um Laserstrahlen optimal an Bauteile und Bearbeitungsprozesse anpassen zu können. Unter anderem durch optische neuronale Netze sei man in der Lage, fast beliebige 3D-Strahlprofile oder auch optische Stempel zu erreichen. Dabei, heißt es dazu, fährt der Spot des Lasers die Werkstücke nicht mehr in feinen Linien ab, sondern das Licht strukturiert gleich ganze Areale, was nur noch rund 20 Prozent der Zeit kostet, als zuvor. Das Besondere am optischen Stempeln ist die Kombination aus Geschwindigkeit, Präzision und Flexibilität. Prinzipiell sei das UKP-Verfahren, bei dem ein Spatial Light Modulator (SLM) den Strahl zum optischen Stempel formt, für jene Anwendung geeignet, bei der periodische Mikrostrukturen benötigt würden, was sowohl bei Metall, keramischen Hartstoffen als auch Glas gelte. Außerdem verfolgt das ILT weitere Ansätze, durch welche die hohen mittleren Laserleistungen in eine produktivere Materialbearbeitung umgemünzt werden können. Etwa präzise gesteuerte Pulsdauern, um den Energieeintrag und die Strahlintensität optimieren zu können, oder das periodische Erzeugen von Salven aus Laserstrahlen – so genannte Bursts. Diese sorgen dann für einen hocheffizienten Materialabtrag bei minimierter thermischer Belastung auf die Werkstücke. Die winzigen Pausen zwischen den Bursts helfen auch, entstehenden Rauch und abgetragenes Material gut absaugen zu können, damit das Ganze die Wirkung der nächsten Salve nicht stört.

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