Laserstrahlen gestern - heute - morgen. Prof. Dr.-Ing. Horst Exner

Transkript

1 Laserstrahlen gestern - heute - morgen Prof. Dr.-Ing. Horst Exner

2 Wie alles begann Umkehrung der Absorption : Stimulierte Emission

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6 Nobelpreisträger für die Laserentwicklung 1964 Charles Hard Townes 1915 Aleksandr Mikhailovich Prokhorov Nikolay Gennadiyevich Basov

7 1973 der neu berufenen promovierten Physikers Herrn Professor Dr. Zscherpe ruft die Forschungsgruppe für Lasertechnik ins Leben Nach orientierenden Studien und sehr umfangreichen Literatur- und Patentrecherchen konnten im Jahr 1975 bereits die ersten drei Laser angeschafft werden: Ein Stickstoff- Laser IGL 300/2, ein CO 2 TEA Laser 600 S und ein CO 2 -Laser LGL 100/I, mit einer für diese Zeit bedeutenden Ausgangsleistung von 100 W. Die Anfänge in Mittweida

8 Heute - Laserforschung der Hochschule Mittweida Lasermikrobearbeitung Lasermikrobearbeitungszentrum LµZ Lasermakrobearbeitung / Lasertechnik Laserapplikationszentrum LAZ Lasergestützte Schichtabscheidung Laserbearbeitung von Keramik Photonik / Lasermesstechnik Prozesssimulation

9 Neueste Lasertechnik an der Hochschule Mittweida

10 Hochrepitierender fs Laser - Entwicklung neuer Technologien Laser: Impulse -Clark MXR corp.) Yb-dotierter Faserlaser Neue Oszillator / Verstärker Konfiguration Komplett diodengepumpt 20 W mittlere Leistung 25 MHz max. Taktfrequenz 200 fs Ausstattung: Schnelles Strahlschaltermodul XY-Tisch und Scanningsystem Analytik integriert

11 6 - Achs-CO 2 -Laseranlage mit separatem Drehmodul TruLaser Cell 7020 (Trumpf Lasertechnik) 2,7 kw CO 2 Laser Schnell geströmt, HF angeregt bis 100 khz taktbar Ausstattung 2m x 1,5 m x 0,75 m X- Achse max. 150 m/min (Y 100 m/min) Siemens 850 d Steuerung Konfigurierbare Steuerschnittstelle

12 Neuartige Hochleistungs-Mikrobearbeitungsanlage mit 3 kw Hochleistungs-Monomode-Faserlaser YR 3000 SM (IPG) 3 kw Faserlaser Diodengepumpt 40 µm Faserkerndurchmesser Ausstattung Scanner für das Remote- Schweißen und Trennen (max. 10 m/s) Polygonspiegelablenkung (max. 400 m/s) X-Y-Z Koordinatentisch Faserlaser

13 Ergebnisse Laserschweißen mit 3 kw Monomode- Hochleistungsfaserlaser v = 10 m/min Einschweißtiefe 6mm Optik f = 240mm

14 F 2 - Laseranlage VUV - Laseranlage VUV Laser zur Mikrostrukturierung Neuartige Lasermikrobearbeitungsanlage mit 40W Kurzpulslaser (8ns) Neuartige Anlage zum Mikropulverauftragschweißen mit 20W Faserlaser

15 Neues vom Lasermarkt

16 87% des Umsatzes auf dem weltweiten Lasermarkt stammen von Firmen aus Deutschland, den USA und Japan Weltmarkt 2010

17 durchschnittliches Wachstum in 40 Jahren von 14% pro Jahr vor der letzten Rezession sind es sogar 17,9% aktuelle Krise ist bisher die schlimmste Anfang 2009 gingen die Umsatzzahlen um 20% zurück und die Verkaufszahlen für Industrielaser sogar um 24% Entwicklung der Umsatzzahlen für Laser auf dem Weltmarkt

18 Aufteilung des Weltmarktes für Laser USA führen auf den Gebieten Lithografie, Solarzellenherstellung, militärische Anwendungen und F + E Deutschland führt bei Industrielasern für die Fertigung und F + E Japan führt bei optischen Speichermedien und Kommunikationstechnik.

19 Neue Entwicklungsrichtungen e - Prozesse Einsatz kürzeste Pulse in der Produktion Hochgeschwindigkeitsprozesse breiter Einsatz neue Festkörperlaser Entwicklung immer neuer Einsatzfelder

20 e-manufacturing Die Fertigung von Produkten direkt aus elektronischen Daten Bei der industriellen Produktion wird sich ein Paradigmenwechsel vollziehen: individualisierte Massenproduktion wird zur Schlüssel-Technologie, die konventionellen Fertigungsverfahren starke Konkurrenz machen wird. EOS Sowohl die Industrie als auch die Endverbraucher verlangen zunehmend nach individuell gefertigten Produkten, egal ob Funktionsteile, Komponenten, Werkzeuge oder Waren generell. Der steigende Bedarf erfordert eine Möglichkeit zur Massenfertigung dieser Produkte.

21 z.b. Rofin- Sinar elabeling - Individualisierte Aufträge schneller und effizienter produzieren Rofin: elabeling-bietet wesentliche Vorteile gegenüber konventionellen Verfahren. Da die Kunden ihre individuellen Lasermarkierungsaufträge selbst definieren, entfällt der Arbeitsaufwand, der sonst zum Erfassen konventioneller Bestellungen nötig ist - inklusive aller dabei möglichen Bearbeitungsfehler. Der daran anschließende, automatische Produktionsvorgang ist kostengünstig und führt zu deutlich kürzeren Lieferzeiten.

22 Neuheiten von der Messe Blech in Hannover 2010 StarCut Tube Die erst kommerzielle Laseranlage zur Femtosekundenbearbeitung von Kunststoff und Metallröhrchen Mikroschneiden Mikrostrukturierung Markieren Rofin Sinar

23 ps- Mikrobearbeitungssystem zum Abtragen, Strukturieren, Schneiden und Bohren von unterschiedlichen Materialien mittels Laser microstructvario

24 Hochgeschwindigkeitsbearbeitung 600 µm

25 Hochgeschwindigkeitsbearbeitung Fertigung einer kompletten Struktur mit einem Laserpuls reel to reel handling Souce: LPKF

26 Hochgeschwindigkeitsbearbeitung - mehr als 1000 Bohrungen je Sekunde

27 März 2010 in Berlin auf der Festveranstaltung "Das Lichtwunder - vom ersten Laserstrahl zur Photonik-Branche

28 Zum 50. Jahrestag der Erfindung des Lasers sagte Bundesforschungsministerin Annette Schavan (2010) Wir werden die Spitzenstellung Deutschlands in der Photonik als eine der für Deutschland ganz zentralen Schlüsseltechnologien festigen und ausbauen. Die Wettbewerbsfähigkeit des Standorts Deutschland hängt entscheidend davon ab, wie entschlossen wir die Chancen von Schlüsseltechnologien nutzen. Die deutschen Photonik-Unternehmen sind nach Einschätzung von Experten sehr gut aufgestellt, auch wenn die Wirtschaftskrise auch an ihnen nicht spurlos vorbei gegangen ist.

29 Und weiter:. Der nun beginnende umfassende Strategieprozess soll die Photonik in Deutschland weiter voran treiben. Der Ausblick ist beeindruckend: Um Deutschlands Spitzenstellung zu sichern, wollen die Unternehmen der Branche in den nächsten zehn Jahren 20 Mrd. Euro in Forschung, Entwicklung und Innovation investieren! Anmerkung: 2008 sind in der opt. Industrie in D ca. 15% der Beschäftigten tätig

30 Das neue Laserforschungsgebäude Forschungsfläche 2000 m² Fertigstellung 2013 Gesamtinvestition 21 Mio. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!