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Elektrotechnik

Nächstes Level der Supraleittechnik

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Die je nach Schichtaufbau des Supraleiters 4 bis 25 µm tiefen Gräben zwischen den leitenden Streifen entstehen jedoch nicht in einem Durchgang, sondern durch wiederholtes Abfahren derselben Spur. „Bei Leitern mit Silberdeckschicht muss jede Rille etwa zehnmal abgefahren werden, bei einer Kupferbeschichtung sogar bis zu fünfzigmal“, so Nast. „Die Positionier- und Wiederholgenauigkeit des Lasers war daher von entscheidender Bedeutung.“

Exakte Laserführung für wiederholtes Abtragen

Um diese zu gewährleisten, sind die Anlagen von GFH auf eine hohe Steifigkeit und Pointingstabilität ausgelegt: Eine Linearführung gewährleistet eine Positioniergenauigkeit von ± 3 µm und eine Wiederholgenauigkeit von ± 0,5 oder 1 µm auf den X- und Y-Achsen beziehungsweise eine Positioniergenauigkeit ± 4 µm und eine Wiederholgenauigkeit ± 2 µm auf der Z-Achse, so dass sich die einzelnen Abtragsspuren einer Rille sauber überlagern. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit liegt bei 30 m/min in den X- und Y-Achsen und bei 60 m/min in der Z-Achse, wodurch trotz der hohen Präzision eine rationelle Fertigung der Filamente ermöglicht wird.

Seit der Inbetriebnahme des Systems Ende 2011 konnte das ITEP bereits mehrere Projekte zusammen mit Partnern aus der Industrie realisieren, die sich mit der Reduzierung von Wechselstromverlusten befassten. „Wir waren damals einer der Ersten weltweit, die ein solches Verfahren anwendeten“, berichtet Nast. „Dank der UKP-Laserbearbeitungsanlage haben wir seither in diesem Bereich eine Vorreiterrolle inne.“ Derzeit erweitert GFH die vorhandene Analgentechnik um eine Rolle-zu-Rolle-Automatisierung, mit der in Zukunft die Fertigung von beliebigen Längen ermöglicht werden soll.

Die Filamentisierung von Supraleitern mit Ultrakurzpulslasern hat sich inzwischen als effiziente Methode erwiesen – auch wenn sich gezeigt hat, dass mit steigender Filamentzahl Kopplungsverluste eine wachsende Rolle spielen. Aber auch hierfür arbeitet das Karlsruher Institut bereits an Lösungen, etwa mittels Oxidierung der Leiter mit Silberdeckschicht.

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