Seltene Erden – was sollten Photonik-Profis darüber wissen?

Laser und Seltene Erden

Die Dotierung mit Seltenen Erden beeinflusst, in welchen Wellenlängen Laserkristalle, Faserlaser, LEDs, Leuchtmittel oder Displays Licht emittieren. Seltene Erden finden zudem Anwendung in optischen Filtern, Absorbern sowie als Aktivatoren in Leuchtstoffen.

Hinter den im Festkörper- und Faserlaserbereich verbreiteten „Hieroglyphen“ wie Nd:YAG, Yb:KGW, Yb:KYW oder Er,Cr:YSGG verbirgt sich die ganze Palette an Seltenen Erden. Häufig sind Erbium (Er), Ytterbium (Yb), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Yttrium (Y), Terbium (Tb) oder Thulium (Tm), sowie Neodym (Nd), Cer (Ce) und Scandium (Sc). Scandium ist in der Photonik auch aufgrund des hohen Preises noch ein Nischenmaterial.

Wettbewerb der Anwender

Laut deutscher Rohstoffagentur gehen drei Viertel der Seltenen Erden in die Produktion von Magneten, Legierungen, Katalysatoren und Poliermitteln; Letztere vor allem für die Glasindustrie. Weitere sieben Prozent entfallen auf Leuchtmittel, je sechs Prozent auf die Herstellung von Spezialgläsern und Keramiken und der Rest auf verschiedene Nischenanwendungen. Eine Studie schlüsselt auf, wie technologische Trends den Bedarf an Seltenen Erden verändern werden. Befund: Die Menge an Yttrium und Neodym, die die Laserindustrie benötigt, fällt im Gesamtmarkt kaum ins Gewicht. Bei Ytterbium und Erbium ist der Anteil der Branche höher - eine kritische Zuspitzung der Versorgungslage droht jedoch vorerst nicht.

Interessanter Nebenaspekt

Der Scandium-Bedarf soll bis 2035 mindestens um den Faktor sieben steigen. Treiber sind Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) für Eigenheime und hybride Kraftwerke sowie wachsende Nachfrage der Luftfahrt nach stabilen Leichtmetalllegierungen. So hat Airbus mit Partnern die Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung Scalmalloy entwickelt, die besonders für selektive Laserschmelzverfahren geeignet ist.

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