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Laserinnovation Per Flüssigkristall programmierbare Laserstrahlen sparen Energie

Quelle: Pressemitteilung des Fraunhofer ILT

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Mit einem Flüssigkristallmodulator lässt sich das Strahlprofil eines Lasers zeitlich hochaufgelöst frei programmieren. Im Vergleich zu üblichen Verfahren könne damit 30 Prozent Energie gespart werden.

Novum im Laserbearbeitungsbereich! Mit durch Programmierung angepassten Strahlprofilen und einem Multistrahlansatz lässt sich die benötigte Leistung von Ultrakurzpulslasern effektiver nutzen. Am Fraunhofer ILT weiß man, wie man das macht ...(Bild: ILT / V. Lannert)
Novum im Laserbearbeitungsbereich! Mit durch Programmierung angepassten Strahlprofilen und einem Multistrahlansatz lässt sich die benötigte Leistung von Ultrakurzpulslasern effektiver nutzen. Am Fraunhofer ILT weiß man, wie man das macht ...
(Bild: ILT / V. Lannert)

Neue Freiheiten eröffnen sich bei der Lasermaterialbearbeitung mit einem Flüssigkristallmodulator. Denn mit ihm kann der Laserstrahl auch in identische Kopien aufgeteilt werden. Zusammen mit einer Inline-Prozessüberwachung und einer „intelligenten“ Steuerung wird so eine Null-Fehler-Produktion möglich, wie die Forscher vom ILT betonen. Details darüber werden im EU-Projekt Metamorpha erforscht. Das Modul wird dabei in drei Anwendungen zusammen mit großen Industriepartnern erprobt, wie es weiter heißt. Rund 30 Prozent Energieeinsparung im Vergleich zu üblichen Verfahren sind dabei das angepeilte Mindestziel der Beteiligten Experten.

Von Ultrakurzpulslasern (UKP-Laser) hat man schon viel gehört: Mit Pulsen im Piko- oder Femtosekundenbereich können sie auch härteste Materialien abtragen und das auf Mikrometer genau. UKP-Laser sind inzwischen mit mehreren Hundert Watt Ausgangsleistung verfügbar, so dass sich Forschung und Entwicklung auf die Frage konzentrieren, wie man die „PS“ dieser Laserart quasi „auf die Straße bringt“.

Im Rahmen des Projekts Metamorpha wird die dynamische Strahlformung bei einem Laser für industrielle Anwendungen optimiert. Dabei soll das Verfahren diese auf ein ganz neues Niveau heben.(Bild: ILT)
Im Rahmen des Projekts Metamorpha wird die dynamische Strahlformung bei einem Laser für industrielle Anwendungen optimiert. Dabei soll das Verfahren diese auf ein ganz neues Niveau heben.
(Bild: ILT)

Mit maschinellem Lernen zur Null-Fehler-Produktion

Am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen wird daran auch schon seit Jahren gearbeitet. Außer verschiedenen UKP-Lasern verfügt das Team am Fraunhofer ILT auch über neueste Hochleistungs-Flüssigkristall-Modulatoren zur Strahlformung bei der Lasermaterialbearbeitung. Diese Modulatoren vertragen bis zu 150 Watt Laserleistung. Im EU-Projekt „Metamorpha – Made-to-measure micromachining with laser beams tailored in amplitude and phase“ werden zwei von ihnen in einem Optikmodul zusammengeschaltet. Das Modul kann, wie bereits erwähnt, ein Laserstrahlprofil einzeln oder als Multistrahl erzeugen und ist mit verschiedenen Bearbeitungsanlagen kompatibel. Dazu gehören zum Beispiel 3-Achs- und 5-Achs-Bearbeitungszentren, aber auch Drehmaschinen oder Rolle-zu-Rolle-Anlagen.

Ein großer Vorteil der Flüssigkristallmodulatoren ist nach Aussage der Experten ihre Fähigkeit, das Strahlwerkzeug über 60-mal in der Sekunde zu verändern. So kann der Bearbeitungsprozess optimiert werden oder auch einen Prozesswechsel in einem geschlossenen Regelkreis erfolgen. Dafür wird der Prozess kontinuierlich überwacht und smart geregelt. Optimiert werden Prozessparameter und -strategie über maschinelles Lernen, wodurch letztlich eine Fertigung mit 100 Prozent Gutteilen winkt, wie es weiter heißt. Nach einer entsprechenden Lernphase ließen sich so Prozesse auch simulieren und die besten Prozessparameter vordefinieren.

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