Smarte Laser eröffnen neue Anwendungen und sind das "Tool der Wahl" bei der Digitalisierung

(PresseBox) ( Dortmund, )
Der jährliche Expertentreff LaserForum thematisiert regelmäßig innovative Produktionsmethoden, bei denen Laser nicht mehr wegzudenken sind: Dabei geht es zum einen um den Einsatz von Lasersystemen für die Digitalisierung der Produktion, aber auch um die neuesten Entwicklungen von effizienteren Lasersystemen. Im Oktober 2019 war die Veranstaltung zu Gast bei TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH in Ditzingen.

Laser ist das „Tool“ der Wahl bei Industrie 4.0

Die Vorträge und Diskussionen während der Veranstaltung haben gezeigt, dass gerade Laser ein optimales Tool bei der Einführung von Industrie 4.0-Konzepten in der Produktion sein können. Laserprozesse eignen sich hervorragend für digitalisierte und individualisierte Produktionen. Sie sind oft einfacher und schneller als herkömmliche, mechanische Fertigungsverfahren und gerade bei sehr individuellen Produkten besser als z.B. parallele Ätzprozesse oder Abformprozesse, die für eine große Zahl von gleichen Produkten entwickelt worden sind.

Zum Auftakt erläuterte Philipp Becker von Vision Lasertechnik in einer Keynote, wie die Digitalisierung die Produktion verändern kann. Für Dr. Joachim Ryll von Pulsar Photonics sind „intelligente“ Maschinen noch Zukunftsmusik. Die „Intelligenz“ eines Prozesses liege eher in der sinnvollen Zusammenstellung von automatisierten Prozessen und der Erfassung und Auswertung aller zur Verfügung stehenden Daten, um die richtigen Entscheidungen für den Produktionsverlauf zu treffen. Wie das konkret bei einem Maschinenbauer wie TRUMPF umgesetzt wird, erläuterte Markus Galter am Ende der Veranstaltung.

Smarte laserbasierte Produktionsprozesse und Anlagen

Digitalisierung in der Produktion erfordert auch smarte Produktionsprozesse und Anlagentechnologien. Als Beispiele dafür wurden UKP-Laserbearbeitung in Flüssigkeiten (Alexander Kanitz, Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik der Ruhr-Universität Bochum), wasserstrahlgeführte Laserbearbeitung mit IR-Lasern (Jeroen Hribar, Avonisys) oder bewegliche Mikrospiegel als Scanner für die Lasermaterialbearbeitung (Dr. Ulrich Hofmann, OQmented) vorgestellt. Beispiele von hochpräzisen Fertigungsprozessen mit Lasern wurden z.B. von Dr. Ulf Quentin (TRUMPF) vorgestellt. Insbesondere die Glasbearbeitung für Displays oder Handy-Abdeckungen erfordert höchste Genauigkeit bei gleichzeitig hohem Kostendruck. Martin Hermatschweiler (nanoscribe) zeigte, mit welchen hohen Genauigkeiten 3D-Druckprozesse inzwischen arbeiten, so dass Linsen und Mikrooptiken produzierbar werden.

Neue Anwendungen durch smarte Lasertechnik

Wie die Digitalisierung der Produktion auch zu neuen Anwendungen führen kann, zeigten eindrucksvoll die Vorträge von Dr. Arnold Gillner (Fraunhofer-Institut für Lasertechnik) und Dr. Stefan Kaierle (Laser Zentrum Hannover). Dr. Gillner zeigte die Vielfalt der Möglichkeiten einer Produktion von elektronischen Bauteilen. Insbesondere für Einsätze auf gekrümmten Oberflächen oder auf flexiblen Substraten wie Folien oder Stoffen können Laserprozesse hochgenaue Strukturierung der elektronischen Bauteile im Rolle-zu-Rolle-Verfahren ermöglichen. Anwendungen bei Wearables (tragbare Elektronik), in der Medizintechnik oder auf Flugzeug-Tragflächen werden möglich.

3D-Druck auf dem Mond: Erste Experimente 2022

Dr. Kaierle stellte ein Projekt vor, in dem mit 3D-Druck benötigte Bauteile auf dem Mond vor Ort hergestellt werden können. Dabei soll das Rohmaterial nicht von der Erde mitgebracht werden, um die Kosten von einigen 100.000 € pro Kilogramm für den Transport einsparen zu können: denn „Mondstaub“ hingegen steht in großen Mengen vor Ort zur Verfügung. Er besteht aus Regolith, das mit Laserprozessen gut für 3D-Druckprozesse genutzt werden kann. Die Ideen reichen von der Herstellung von Verkehrswegen auf dem Mond bis hin zum Bau von Wohnhäusern. Erste Experimente sollen 2022 auf dem Mond dazu durchgeführt werden.

Insgesamt zeigte die Veranstaltung, welche neuen Möglichkeiten durch Automatisierung und Digitalisierung möglich werden. Neue Prozesse, neue Produkte, neue Technologien entstehen. Wie Dr. Gillner zutreffend beschrieb, waren vor einigen Hundert Jahren nur handgearbeiteten Produkte möglich. Sie waren sehr individuell auf die Wünsche der Käufer abgestimmt. Dann kam die industrielle Revolution, die für eine preisgünstige Massenproduktion Großserien der immer gleichen Produkte erforderte. (Henry Ford: „Jeder Kunde kann ein Auto in jeder gewünschten Farbe haben, so lange es schwarz ist.“) Aber heutzutage geht der Trend zurück zu individualisierten Produkten, die auf den Kunden, seine Wünsche und Bedürfnisse abgestimmt werden. Die Losgröße bei Serien geht gegen „1“. Trotzdem sollen die Herstellkosten niedrig sein. Diese Herausforderung lässt sich nur mit flexiblen Produktionsmethoden lösen, wie die Lasertechnik sie bietet.  

Lasertechnologie feiert 2020 Jubiläum

Im kommenden Jahr feiert der erste Laser sein 60-jähriges Jubiläum: Theodore Harold Maiman hatte 1960 den Rubinlaser entwickelt. Dies soll Anlass sein, um beim nächsten LaserForum, am 6. Oktober 2020, die Entwicklung der Laserquellen zu diskutieren, die heutigen Anwendungsfelder aufzuzeigen und einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen zu geben. Die jährliche Veranstaltungsreihe LaserForum wird vom IVAM Fachverband für Mikrotechnik gemeinsam mit den renommierten Partnern Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Laser Zentrum Hannover e.V. und dem Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik (LAT) der Ruhr-Universität Bochum (RUB) durchgeführt.
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