Forschung & Entwicklung
Für die Laseranwendungen von morgen
Während wir heute Applikationen realisieren, die aufgrund der spezifischen Lasereigenschaften bestehende Probleme in der Produktion lösen, arbeiten wir parallel an den Anwendungen von morgen. Über 30% unserer Aktivitäten werden in Forschung und Entwicklung für zukünftige Einsatzgebiete investiert.
Die aktuell laufenden Forschungsvorhaben werden durch folgende Projektträger gefördert:
Die mechanische Bearbeitung faserverstärkter Kunststoffe stellt aufgrund der Kombination einer vergleichsweise weichen Polymermatrix mit hochfesten Fasern eine besondere Herausforderung dar. Da die Schneidwerkstoffe für eine Zerspanung nicht gleichzeitig auf beide Materialbestandteile optimiert werden können, stellen die Werkzeuge bestenfalls einen Kompromiss dar, woraus oft in ein hoher Verschleiß resultiert. Auch das Wasserstrahlschneiden erfüllt die Anforderungen nur bedingt und ist hinsichtlich der Vorschubgeschwindigkeit limitiert.
Der Laserstrahl bringt als berührungsloses und verschleißfreies Werkzeug gute Voraussetzungen zur Bearbeitung faserverstärkter Kunststoffe mit. Aufgrund der thermischen Wirkung sind jedoch besondere Maßnahmen zu ergreifen, um den Wärmeeintrag ins Bauteil und die Materialschädigung an der Schnittkante zu minimieren.
Im Rahmen des Projekts CO-COMPACT entwickelte LASER on demand zusammen mit den Projektpartnern LZH und Element neue Lösungen für die Produktion faserverstärkter Komponenten. Durch eine speziell angepasste Prozessführung ist es gelungen, Schnittkanten zu erzeugen, deren mechanisch-technologische Eigenschaften vergleichbar mit gefrästen Kanten sind. Das Verfahren ist an dem Musterbauteil "Clip" demonstriert worden. Der Einsatz mehrerer Scanköpfe erlaubt die quasisimultane Bearbeitung dreidimensionaler Bauteile ohne Zeitverlust.
In zwei aktuellen Forschungsvorhaben, die zusammen mit dem Laser Zentrum Hannover durchgeführt werden, erweitern wir die Bearbeitungsmöglichkeiten: Im Rahmen des Projekts carboDRILL XL erfolgt eine Übertragung des Schneidprozesses auf das Trepanierbohren und die Entwicklung eines speziellen Laserkopfes für die parametrische Laserbearbeitung. Darüber hinaus arbeiten wir im Projekt INDULAS am induktiv unterstützten Laserschweißen faserverstärkter Kunststoffe mit thermoplastischer Matrix.
Im Leichtbau für Mobilitätsanwendungen wird verstärkt ein Materialmix eingesetzt, bei dem für den jeweiligen Einsatzbereich ein Werkstoff seine Eigenschaften in idealer Weise einbringen kann. Das hat zur Folge, dass zur Herstellung von Mischverbindungen aus unterschiedlichen Werkstoffen fügetechnische Lösungen bereitgestellt werden müssen.
Von besonderem Interesse ist das Fügen von Stahl- und Aluminiumbauteilen, wie es beispielsweise im Schiffbau zum Einsatz kommt. Während der Rumpf aus Stahl gefertigt wird, sollen die Aufbauten aus Gewichtsgründen aus Aluminium hergestellt werden. Bislang kommen an der Verbindungsstelle sprenggeschweißte Adapterstücke zum Einsatz, die jedoch hinsichtlich ihrer Gestaltungsfreiheit limitiert sind.
Das Laserstrahlschweißen ermöglicht die Herstellung von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen, wenn der Prozess so geregelt wird, dass die Entstehung intermetallischer Sprödphasen minimiert ist. Im Rahmen des F&E-Projekts LaSAAS ist genau so ein Verfahren entwickelt worden. Zusammen mit den Projektpartnern arbeitet LASER on demand an der Realisierung angepasster Adapterkomponenten für den Stahl-Aluminium-Übergang in der Struktur.
Manuelles Schneiden unter Wasser findet in der maritimen Industrie ein breites Anwendungsfeld. Es reicht von klassischen Wasserbauanwendungen, wie beispielsweise dem Abbrennen von Spundwänden in Hafenbecken oder Schleusen, der Reparatur von Schiffen bis hin zum Rohrleitungsbau sowie in den Bereich von Offshore-Windparks. Das Projekt LuWaPro ermöglicht durch den Einsatz des automatisierten Laserstrahlschneidens eine erhebliche Steigerung der Produktivität beim Schneiden unter Wasser.
Kampfmittel aus den Weltkriegen stellen heute und noch in weiterer Zukunft eine ernstzunehmende Gefährdung der Zivilbevölkerung und der vorhandenen Infrastruktur in Deutschland dar. Über dem Bundesgebiet wurden ca. 1,3 Millionen Tonnen Bomben abgeworfen, es muss mit einer Blindgängerquote zwischen 12% und 25% gerechnet werden. Man kann davon ausgehen, dass nicht mehr als 60% dieser Bombenblindgänger bereits geräumt wurden. Ziel des Vorhabens DEFLAG ist die Ausarbeitung eines auf moderner Lasertechnologie beruhenden Verfahrens zur Entschärfung von Weltkriegsbomben mittels sicherer Deflagration.
Die Entwicklungen der industriellen Laserstrahlquellen hat in den vergangenen Jahren zu immer größeren Laserleistungen bei gleichzeitig besserer Strahlqualität bzw. Fokussierbarkeit geführt. Außerdem sind die Strahlquellen inzwischen so kompakt und effizient, dass sie auch mobil eingesetzt werden können. Dies führt zu einem erhöhten Bedarf an Sicherheitstechnik, um den Anlagenbediener vor Laserstrahlung zu schützen.
Im Rahmen des Projekts PROSYS-LASER wurde gemeinsam mit zwölf weiteren Partnern sowohl Persönliche Schutzausrüstung als auch großflächige flexible Abnschirmungen auf Textilbasis entwickelt und erprobt. Neben dem passiven Schutz (reine Abschirmung) konnte auch ein aktives Laserschutz-System vorgestellt werden, welches bei unzulässig hoher Bestrahlung der Schutzeinrichtung den Laserstrahl automatisch abschaltet und somit einen Durchtritt des Laserstrahls verhindert.
Für den mobilen Lasereinsatz erfordert die Sicherheit besondere Lösungen, da hier oftmals nicht das gesamte Bauteil in einer festen Schutzkabine eingehaust werden kann. Deshalb war LASER on demand im Projekt ShipLight für die Erarbeitung und Umsetzung von Sicherheitskonzepten in Werftumgebungen verantwortlich. Eine Kombination aus technischen, organisatorischen und persönlichen Schutzmaßnahmen, die in enger Abstimmung mit der BG umgesetzt werden, ermöglicht auch die sichere Umsetzung deartiger Anwendungen.
Im Projekt Nichtchemische Unkrautbekämpfung mittels Laserstrahlung in der Pflanzenproduktion (NUBELA) wird ein Modul entwickelt, das Verfahren der optischen Unkrauterkennung mit der laserbasierten Unkrautbekämpfung kombiniert und für die Integration in Fahrsysteme bereitstellt. Dazu kooperieren die Forschungseinrichtung Laser Zentrum Hannover e.V. (Hannover) und das Laser-Anwendung-Dienstleistungsunternehmen LASER on demand GmbH (Burgdorf) in Begleitung von dem Lasersystemhersteller IPG Laser GmbH (Burbach). Ziel ist die Bereitstellung einer Technologie, welche ohne die Stör- oder Nebenwirkungen konventioneller Unkrautbekämpfungsmethoden auskommt.