19. Juli 2018

„Das Potential von Diodenlasern ist noch lange nicht ausgereizt“


				
					Volker Krause

Volker Krause ist Gründer und Geschäftsführer der Laserline GmbH, die 1997 die ersten direkten Diodenlaser in den Markt brachte und die bis heute 4.500 Hochleistungs-Diodenlasersysteme weltweit ausgeliefert hat. Im Interview spricht er über die rasante Leistungsentwicklung von Diodenlasern, die Bedeutung von Forschungskooperationen für die technologische Weiterentwicklung und das Potential blauer Diodenlaser.

Herr Krause, zunächst Glückwunsch nachträglich zum 20-jährigen Firmenjubiläum. Können Sie uns Laserline kurz vorstellen?

Danke. Gemeinsam mit Dr. Christoph Ullmann habe ich die Laserline GmbH 1997 im TechnologieZentrum Koblenz gegründet. Bis heute sind wir die geschäftsführenden Gesellschafter, denen die Firma jeweils zur Hälfte gehört. Wir hatten bei der Gründung die Vision, Diodenlaser auf ein Leistungsniveau zu bringen, das für industrielle Fügeprozesse notwendig ist. Dieses Ziel haben wir Schritt für Schritt verfolgt und erreicht. Laserline ist heute marktführender Hersteller von Diodenlasern für die industrielle Materialbearbeitung – vom Schweißen, Hartlöten, Beschichten und Härten bis zum Additive Manufacturing oder zum Tapelegen von Kohlefaserbändern. Das liegt auch daran, dass wir neben Strahlquellen maßgeschneiderte Optiken für spezifische Prozesse entwickeln und dadurch in vielen Bereichen konkurrenzlos sind. Wir sind organisch auf 320 Mitarbeiter gewachsen, 270 davon in Deutschland. Wir haben eigene Standorte in China, den USA, Japan, Südkorea und Brasilien sowie eine globale Vertriebs- und Serviceorganisation.


Wie haben sich Ihre Diodenlaser in diesen zwei Jahrzehnten verändert?

Wir bieten heute eine breite Palette an Diodenlasern bis in den Multi-Kilowatt-Bereich mit einer Strahlqualität von 4 bis 200 mm mrad. Im Gründungsjahr lagen wir bei Leistungen um 500 W. Unser Ziel, Halbleiterlaser auf das Niveau lampengepumpter Nd-YAG Laser zu entwickeln, haben wir 2009 mit einem 4 kW-Diodenlaser mit 30 mm mrad erreicht. Heute sind 25 kW Ausgangsleistung machbar, auf Prototypenbasis sogar 60 kW. Und auch damit ist das Potential noch lange nicht ausgereizt. Wir werden in Zukunft Diodenlaser mit über 100 kW Ausgangsleistung sehen. Von zentraler Bedeutung ist hierfür die Kühltechnologie. Sie muss in der Lage sein, die Abwärme im Bereich der Halbleiterdioden aufzunehmen und abzuführen. Wir haben dafür eine patentierte Lösung und verfolgen einen konsequent modularen Ansatz. Die Multi-kW-Systeme setzen sich im Prinzip aus Bauelementen mit jeweils über 200 W Leistung zusammen. Das ermöglicht sehr kompakte Systeme, gut skalierbare und kostengünstige Systeme.


Wie steht es um die Wirkungsgrade?

Das ist eine wichtige Frage. Heute ist es so, dass die maximale elektrische Effizienz eines Bauelements bei 70 Prozent liegt, bei optimierter Kühlung sind theoretisch auch 80 Prozent möglich. Das logische nächste Ziel sind daher Wirkungsgrade über 70 Prozent, was dann also fast drei Viertel optischer Leistung bei nur einem Viertel Wärmeleistung entspräche. Der Steckdosenwirkungsgrad der Gesamtsysteme reicht heute bis 50 Prozent. Wir gehen davon aus, dass Diodenlasersysteme mit bis zu 60 Prozent Gesamtwirkungsgrad machbar sind. Die Effizienz der Halbleitertechnik ist einzigartig.


Was sind heute die wichtigsten Anwendungs- und Wachstumsfelder für Diodenlasersysteme?

Das Spektrum hat sich in den letzten 20 Jahren stetig weiterentwickelt. Seit 2002 Audi zum ersten Mal Diodenlaser für das Hartlöten von Heckklappen einsetzte, schreibt die Diodenlasertechnik eine Erfolgsgeschichte in der Automobilindustrie. Seit 2008 sind sie dort sogar für Aluminiumschweißverbindungen im sichtbaren Außenbereich im Einsatz. Neu ist unsere mittlerweile mit dem Innovation Award Laser Technology 2018 ausgezeichnete Multispot-Lösung zum Hartlöten feuerverzinkter Bleche. Diese sind kostengünstiger als elektrolytisch verzinkte Bleche, aber schwieriger zu bearbeiten. Unsere Lösung bereitet die eigentliche Lötbahn mit zwei seitlich versetzen Vorspots vor – und setzt damit quasi Leitplanken für den Hartlötprozess mit dem folgenden Hauptspot. Das hebt die Qualität und Bearbeitungsgeschwindigkeit deutlich. Mit innovativen, effizienten Lösungen haben Diodenlaser sich auch in Beschichtungsprozessen der Öl- und Gasindustrie durchgesetzt. Gleiches gilt für die Kunststoffbearbeitung und Wärmebehandlung. Keine Wärmequelle ist binnen Millisekunden so genau regulierbar, wie ein Diodenlaser. Daneben sind additive Verfahren wie das Laserauftragsschweißen und der industrielle 3D-Druck wichtige neue Anwendungsfelder. Gerade das Additive Manufacturing bietet ein riesiges Potential.


Blaue Diodenlaser sind ein großes Thema. Wo steht die Technologie aktuell?

Der blaue Diodenlaser ist für uns ein ganz wichtiges Technologieprogramm. Gestartet ist die Entwicklung im Förderprogramm EffiLas des Bundesforschungsministeriums (BMBF) zusammen mit OSRAM Opto Semiconductors, Dilas Diodenlaser und dem Berliner Max-Born-Institut. Unser Ziel war die Entwicklung eines blauen Hochleistungslasers für die Bearbeitung stark reflektierender Buntmetalle wie Kupfer oder Gold. Wir haben 2018 ein erstes System mit 700 W und einer Strahlqualität von 60mm.mrad vorgestellt. Das wichtigste Anwendungsfeld ist die Elektrifizierung des Automobils. Dafür ist eine zuverlässige Verbindungstechnik für hochleitfähige Metalle gefragt – sei es in der Fertigung von Batterien, wo wenige Mikrometer dünne Kupferfolien verschweißt werden müssen oder Kupfer mit anderen Metallen verbunden werden muss. Buntmetalle absorbieren Wellenlängen im blauen Bereich sehr viel besser, als infrarotes oder grünes Licht. Dadurch lassen sich die Fügeprozesse viel genauer steuern, während die starke Reflektion in anderen Wellenlängenbereichen dazu führt, dass Sie nur ein sehr schmales Aktionsfenster zwischen gar nicht Schweißen und Schneiden haben. Zudem entschärft die hohe Absorption des kurzwelligen blauen Lasers die Spritzer-Problematik. Diese Vorteile kommen auch im Additive Manufacturing und vielen weiteren Branchen, die Buntmetalle nutzen, zum Tragen.


Wie wichtig sind Forschungskooperationen für die Entwicklung der Diodenlasertechnik?

Die Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie und Forschung – häufig im Rahmen von nationalen und europäischen Förderinitiativen – hat für uns sehr hohe Bedeutung. Dadurch entstehen Kontakte und ein Knowhowtransfer, mit denen aus Ideen schneller marktfähige Produkte werden. In besagtem Projekt BlauLAS haben wir durch die Kooperation Zugang zum erforderlichen Material für die 450-Nanometer-Chips erhalten. Andere Projekte haben uns Kontakte in die Öl- und Gasindustrie oder in die Kunststoffbranche verschafft. Es ist wichtig, mit Partnern Visionen zu entwickeln und diese gemeinsam umzusetzen.


Über Ihre Niederlassungen in Japan, China, Südkorea und den USA haben Sie Einblick in diese Märkte. Wo sehen Sie Ihre stärksten Wettbewerber?

Die Entwicklung der Diodenlasertechnologie ist eng mit dem Standort Deutschland verknüpft. Viele führende Mitbewerber kommen hierher, was auch am ausgeprägten Spezialmaschinenbau und der effektiven staatlichen Förderung liegt. Daneben zählen US-amerikanische und chinesische Anbieter zu unseren stärksten Wettbewerbern. Der chinesische Markt entwickelt sich mit beeindruckender Geschwindigkeit, zumal es auch dort effektive staatliche Förderung gibt. Hersteller und Anwender von Lasertechnik entwickeln sich dynamisch. Für Laserline ist China heute der wichtigste Absatzmarkt, in dem wir weiterhin hervorragende Perspektiven und Wachstumschancen sehen. Als Systemhersteller in einem komplexen, service- und wartungsintensiven Technologiefeld haben wir eine hervorragende Ausgangsposition. Ich blicke mit großer Zuversicht auf unsere nächsten 20 Jahre.

 
 
 
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