Leistungsschub bei Ultrakurzpulslasern


Ultrakurzpulslaser

Mit der Leistung von Ultrakurzpuls-(UKP)-Lasern wächst ihr Anwendungsspektrum. Die Technologie ist auf dem Sprung in die industrielle Makro-Materialbearbeitung.

Beim 5. Aachener UKP-Workshop hat sich ein klarer Trend herauskristallisiert: Nachdem sie in der Wissenschaft und Mikro-Materialbearbeitung etabliert ist, setzt die UKP-Lasertechnologie zum Sprung in die industrielle Bearbeitung makroskopischer Bauteile an. Treiber sind hohe Leistungssteigerungen der Strahlquellen: Erste UKP-Laser mit mehreren hundert Watt und teils mehr als einem Kilowatt (kW) Leistung sind verfügbar.

So bietet EdgeWave Pico- und Femtosekundenlaser mit bis zu 600 Watt Durchschnittsleistung an. Die TRUMPF Tochter AMPHOS Lasersystems bedient den Leistungsbereich bis 1000 Watt. Und Active Fiber Systems, ein Spin-off des Fraunhofer Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena, hat Femtosekunden-Faserlaser bis 1,5 kW im Angebot. Außerdem setzt das Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources zur Leistungssteigerung in den Multi-Kilowattbereich an. Die beteiligten Institute ILT und IOF melden bereits Weltrekorde. So hat eine Gruppe des IOF in Jena ein Faserlasersystem mit 3,5 kW mittlerer Ausgangsleistung realisiert. Und Aachener ILT-Forscher haben ein Yb:Innoslab-Laser mit 500 W Durchschnittsleistung bei 30 Femtosekunden Pulsdauer präsentiert. Die Ziele des Clusters greifen noch deutlich höher: Mittlere Leistungen im 10-kW-Bereich. Dafür steht für zunächst drei Jahre ein Budget von zehn Millionen Euro bereit.

Bearbeitung von Keramiken und faserverstärkten Kunststoffen im Blick

Gelingt es, mit industrietauglichen UKP-Lasern in diese Leistungsbereiche vorzustoßen, stünde dem breiten industriellen Einsatz nichts mehr im Weg. Sei es zum Schneiden ultraharter Keramiken oder zur Bearbeitung faserverstärkter Kunststoffe. Die Leistung der heutigen UKP-Laser der 100 W-Klasse reicht dafür in der Regel noch nicht aus.

Den Weg zur industriellen Makro-Bearbeitung gehen UKP-Laser-Hersteller wie Amphos, Active Fiber, EdgeWave oder Amplitude Systemes, Spectra-Physics und TRUMPF gemeinsam mit Spezialisten für Scan-Lösungen wie Next Scan Technology bvba oder SCANLAB an. Ein vielversprechender Ansatz sind Multistrahlkonzepte, die energiereiche Laserpulse in Dutzende oder teils sogar hunderte parallel geführte Einzelpulse teilen, um große Oberflächen effektiver bearbeiten zu können. Angesichts dieser Entwicklungsdynamik sind die Workshop-Veranstalter vom industriellen Potential überzeugt: „Mit der Verfügbarkeit von Laserquellen im Multi-Kilowattbereich wird der Hauptvorteil der UKP-Technik – die extrem hohe Präzision in der Bearbeitung – zu immer stärkerer Verbreitung führen“.

 
 
 
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