Aus dem Themenbereich Hightech-Strategie

Lasertechnik - das Werkzeug Licht

Ein Blick auf die Marktzahlen verdeutlicht das wirtschaftliche Potenzial neuartiger Lasersysteme: Allein in der Materialbearbeitung betrug das weltweite Marktvolumen für Laserstrahlquellen und -systeme im Jahr 2010 rund sechs Milliarden Euro. Bemerkenswert ist der Anteil Deutschlands am Weltmarkt: Etwa 40 Prozent der weltweit verkauften Strahlquellen und 20 Prozent der Lasersysteme für die Materialbearbeitung stammen aus Deutschland. Die Exportquote beträgt etwa 70 Prozent - deutsche Laserhersteller sind Ausrüster der Welt! Um diese Stärke zu erhalten und auszubauen engagiert sich das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in vielfältigen Fördermaßnahmen.

Laserstrahlquellen

Der zunehmende Einsatz lasergestützter Verfahren hat in jüngster Vergangenheit ein starkes Interesse an Laserstrahlquellen mit deutlich verbesserten Eigenschaften hervorgerufen.

• INLAS - Integriert-optische Komponenten für Hochleistungs-Laserstrahlquellen

Um die Marktdurchdringung der Lasertechnik weiter voranzutreiben, gilt es, den Bedürfnissen der Anwender nach kompakten, justage- und wartungsarmen Laserstrahlquellen für den flexiblen Einsatz im industriellen Umfeld nachzukommen. Eine Voraussetzung hierfür ist das Ersetzen diskret-optischer Komponenten durch integrierte Lösungen. Hochleistungs-Faserlaser sind dabei ein wichtiger Trend. Gleichzeitig können integrierte Lösungen wesentliche Impulse in Richtung einer vereinfachten und automatisierbaren Montage von Hochleistungs-Laserstrahlquellen geben. Im Rahmen der BMBF-Förderinitiative "INLAS" werden für die Entwicklung von integriert-optischen Komponenten von 2008 bis 2012 in zehn Verbundprojekten etwa 26 Millionen Euro bereitgestellt.

• Ultrakurzpulslaser für die hochpräzise Bearbeitung

Laser, deren Pulse so kurz sind, dass in dieser Zeit das Licht nur etwa einen Millimeter zurücklegt, erlauben innovative Bearbeitungsverfahren. Im medizinischen Bereich eröffnen sie gänzlich neue Therapiemöglichkeiten, beispielsweise durch hochpräzise und schädigungsarme Schnitte im Auge. Wesentliches Merkmal dieser Laserblitze sind extrem hohe Spitzenintensitäten, die bereits mit sehr geringen Pulsenergien erreicht werden können. Dies ermöglicht eine hochpräzise Bearbeitung. In der Photovoltaikfertigung führt diese zu effizienteren Solarzellen, bei Herstellung von LEDs steigt die Ausbeute pro Wafer und bei einem der weltweit häufigsten chirurgischen Eingriffe, der Therapie des grauen Stars, werden effizientere und kostengünstigere Verfahren möglich.

Um die Stärke deutscher Unternehmen auf diesem Gebiet zu nutzen, müssen kostengünstige und leistungsfähige Strahlquellen, neue Komponenten und Systeme für die hochdynamische Strahlführung entwickelt werden. Diesen Herausforderungen stellen sich die Partner der Förderinitiative "Ultrakurzpulslaser für die hochpräzise Bearbeitung", für die das BMBF von 2011 bis 2014 in zehn Verbundprojekten etwa 20 Millionen Euro bereitstellen wird.

Laseranwendungstechnik

Die Vorteile des Lasers in der Fertigungstechnik sind die berührungslose Wirkungsweise und die damit verbundene Eignung zur Automatisierung, die hohen Prozessgeschwindigkeiten sowie die Qualität der erzielbaren Prozessergebnisse. Durch die Integration innovativer Laserstrahlverfahren in die Produktion können diese Vorteile eine große Hebelwirkung entfalten und damit wesentlich zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen beitragen. Dabei sind die Einsatzmöglichkeiten lasergestützter Verfahren heute bei weitem nicht ausgeschöpft.

• MABRILAS - Materialbearbeitung mit brillanten Laserstrahlquellen

Die Anwenderindustrien - allen voran der Automobilbau - profitieren von einer stärkeren Automatisierung lasergestützter Verfahren bei höherer Produktivität und Bearbeitungsqualität. Eine wichtige Voraussetzung hierfür sind robuste, geregelte Fertigungsprozesse auf der Basis eines verbesserten Prozessverständnisses sowie einer Sensorik und Systemtechnik, die den Möglichkeiten und Anforderungen der neuen Laserstrahlquellen entspricht. So können neue Anwendungen auf der Basis des Laserschweißens und -schneidens, des Rapid Prototyping sowie der Mikro- und Oberflächenbearbeitung erschlossen werden. Ein Paradebeispiel ist das Remote-Schneiden mit großen Arbeitsabständen: Durch höhere Geschwindigkeit und eine flexiblere Fertigung können Produktionskosten gesenkt werden. Da vor allem die Automobilindustrie und mittelständische Automobilzulieferer unter hohem Kostendruck produzieren müssen, ist die laserintegrierte Fertigung für diese Branchen von besonderer Bedeutung. Den Herausforderungen bei der Materialbearbeitung mit brillanten Laserstrahlquellen stellen sich die Partner der Förderinitiative "MABRILAS", für die das BMBF von 2008 bis 2013 in 13 Verbundprojekten etwa 34 Millionen Euro bereitstellt.