Institut für Strahlwerkzeuge

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1 Forschung & Entwicklung Dienstleistungen & Produkte Research & Development Service & Products Institut für Strahlwerkzeuge Stuttgart Laser Technologies

2 Institut für Strahlwerkzeuge Das Institut Das Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) der Universität Stuttgart, gegründet 1986, verfolgt das Ziel, mit Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sowie durch Lehrtätigkeit zum Fortschritt der Lasertechnik beizutragen. Im Sinne einer ganzheitlichen Vorgehensweise reichen die Aufgaben von grundlegenden Untersuchungen und Entwicklungen bis hin zu Demonstrationsvorhaben für den erfolgreichen industriellen Einsatz. Dabei befasst sich das IFSW mit ausgewählten Themen aus den Gebieten der Strahlquellen, der optischen Elemente und Komponenten zur Strahlführung und -formung sowie der Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Werkstück und der Verfahrensentwicklung selbst. Laserentwicklung und Laseroptik Diodengepumpte Festkörperlaser, Strahlformung, Strahlführung, Charakterisierung von Laserstrahlen und optischer Elemente, Faseroptik, Faserproduktion, integrierte Optik. Laserverfahren für die Materialbearbeitung Prozessentwicklungen zur Makro- und Mikrobearbeitung, Prozess- und Qualitätskontrolle. The Institute The Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) of the University of Stuttgart was founded in 1986 and contributes to the progress of laser technologies for materials processing with outstanding research and training. The main activities are currently devoted to selected topics in the fields of laser beam sources (especially the thin-disk laser), optical elements and components for beam delivery and beam shaping as well as fundamental investigations on the light-matter interaction with the subsequent process development of macro and micro applications for industrial manufacturing. Laser Development and Laser Optics Diode-pumped solid-state lasers, beam shaping, beam delivery, characterization of laser beams and optical elements, fiber optics, fiber production, integrated optics. Laser Materials Processing Developments for macro- and microprocessing, process and quality control.

3 Forschung und Entwicklung Research and Development Laserentwicklung und Laseroptik Ein bedeutender Forschungsschwerpunkt des IFSW sind Grundlagenuntersuchungen zu diodengepumpten Festkörperlasern, einschließlich der Entwicklung von Messverfahren zur Qualifizierung optischer Elemente insbesondere unter thermischer Belastung. Die hier erarbeiteten Erkenntnisse dienen der steten Weiterentwicklung zuverlässiger Laser- und Strahlführungssysteme mit bester Strahlqualität und hohen Leistungen bei allen Betriebsarten (cw, gütegeschaltet, modengekoppelt). Mit der Laserentwicklung eng verbunden sind Untersuchungen zu neuartigen optischen Elementen wie diffraktiven Optiken, aktiven optischen Elementen und faserintegrierten Komponenten. Mit den eigenen Faserproduktionsanlagen bestehend aus MCVD-Preformherstellung und Ziehturm sind die Faseroptik und die Untersuchungen zur Herstellung hochleistungstauglicher optischer Fasern sowie die Entwicklung spezieller Faserlaser ebenfalls Bestandteil des ganzheitlichen Forschungsansatzes. Laser Development and Laser Optics A significant core research area at the IFSW is devoted to fundamental investigations on diode-pumped solid-state lasers, including the development of measurement methods for the qualification of optical elements, especially under thermal load. The technical expertise gathered with these investigations leads to a continuous improvement and further development of laser sources, beam control and beam delivery systems with highest performance in all modes of operation (cw, Q-switched, mode-locked). In the context of the research on highpower lasers we also develop special and novel diffractive and active optical elements as well as fiber integrated optical components. With our fiber manufacturing facility consisting of an MCVD perform lathe and a drawing tower the research on delivery fibers for high-brilliance beams and the investigations on special fiber lasers also constitute an important element of our holistic research activities.

4 Forschung und Entwicklung Research and Development Laserverfahren für die Materialbearbeitung Im Forschungsschwerpunkt zur Verfahrensentwicklung fließen Grundlagenerkenntnisse der Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Werkstück in die Entwicklung neuer laserbasierter Fertigungsverfahren und die Erweiterung der Prozessgrenzen bei bekannten Verfahren ein. Dabei steht die Laserstrahlformung genau so im Fokus wie die zuverlässige Prozessüberwachung und -regelung. Am IFSW stehen zahlreiche Bearbeitungsanlagen mit industriellem Standard zur Verfügung, welche ein breites Spektrum an Verfahren vom cw Schneiden und Schweißen bis zum Bohren und Abtragen mit Kurz- und Ultrakurzpulslasern abdecken. Die Verfahrensentwicklung und die Erarbeitung von Prozessdaten erfolgen unter industrienahen Gesichtspunkten. Neben der Bearbeitung metallischer und keramischer Werkstoffe erforscht das IFSW auch die Laserbearbeitung moderner Verbundwerkstoffe. Für die Grundlagenuntersuchungen und die Entwicklung robuster Verfahren stützt sich das IFSW auf eine umfassend ausgestattete Diagnostikinfrastruktur, einschließlich einer einzigartigen Hochgeschwindigkeits- Röntgenvideoanlage. Laser Materials Processing Within the core research area on laserbased process development, the knowledge on fundamentals gained in the research on the interaction between laser beams and matter is exploited for the development of novel laser-based manufacturing techniques and to overcome current limitations in common processes. Laser beam shaping is thereby equally in the focus of the investigations as the development of reliable methods for process diagnostics and process control. The IFSW is equipped with numerous laser materials processing machines at industrial standard which cover the full range of processes form cw cutting and welding to drilling and ablation with short and ultrashort laser pulses. The research on process development and the compilation of new process data is led by industrial considerations. In addition to the processing of metallic and ceramic materials the IFSW also investigates the laserbased processing of modern composite materials. For the investigations of the fundamentals and the development of reliable processes the IFSW benefits form an excellent diagnostics infrastructure including a unique high-speed x-ray video facility.

5 Dienstleistungen und Produkte Services and Products Im Rahmen des wirtschaftlichen Tätigkeitsbereichs der Universität bietet das IFSW neben der Forschung und Entwicklung auch Produkte und Dienstleistungen für industrielle Kunden an. Das Angebot reicht von montierten und einzeln qualifizierten Kristallen über Scheibenlasermodule, Strahlführungs- und Strahlformungsoptiken (z. B. Gitterspiegel), und komplette Systeme bis hin zur Entwicklung von Sonderlösungen und analytischen Dienstleistungen in der Metallographie. Within the commercial business operating area of the university, the IFSW also provides products and services for industrial customers. The offer ranges from mounted and individually qualified laser crystals, thin disk laser modules, beam shaping optics (e.g. grating mirrors), and complete systems to the development of individual solutions and analytic services in metallography. Scheibenlaser Faserlaser und Faseroptik Laseroptik Anlagen- und Systemtechnik Prozessdiagnostik Verfahrensentwicklung Analytik Thin-Disk Lasers Fiber Lasers and Fiber Optics Laser Optics Installation Engineering and System Technology Process Diagnostics Laser Materials Processing Analytics Weitere Informationen: Further information:

6 Kontakt Contact Prof. Dr. phil. nat. Thomas Graf Institutsleitung IFSW Head of IFSW Universität Stuttgart Institut für Strahlwerkzeuge Prof. Dr. Thomas Graf Pfaffenwaldring Stuttgart Deutschland Tel.: Fax: Dr. phil. nat. Rudolf Weber Leitung Verfahrensentwicklung Head of Process Development Dr. Marwan Abdou Ahmed Leitung Laserentwicklung und Laseroptik Head of Laser Development and Laser Optics