23.06.2023
Forschung
Im Fokus: Industrielle Wertschöpfung durch Licht
Licht verkörpert weit mehr als nur Farbe und Helligkeit. Stark fokussiert kann es als leistungsfähiges Werkzeug dienen. Technisch wird diese Fähigkeit seit über 60 Jahren mit Hilfe von Lasern genutzt, die heute in den unterschiedlichsten Leistungsklassen von wenigen Milliwatt bis hin zu weit über 40 Kilowatt verfügbar sind. In der hochpräzisen Messtechnik, als berührungsloses, verschleißfreies Werkzeug zum Trennen, Fügen, Beschichten, Oberflächenstrukturieren und Wärmebehandeln sowie für die Additive Fertigung: Die kombinierte Konferenz Laser Symposium und International Symposium on Additive Manufacturing (ISAM) zeigt vom 29. November bis 1. Dezember 2023 in Dresden, wie Laser heute und in der Zukunft wichtige Beiträge zur industriellen Wertschöpfung leisten. Künstliche Intelligenz hilft dabei, die Grenzen laserbasierter Verfahren weiter zu verschieben.
Als Theodore Maiman im Mai 1960 den ersten Laser fertigstellte, ahnte er noch nicht, welchen Siegeszug dieser auf der „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“ (kurz: „LASER“) beruhende Effekt nehmen würde. Der Laser ist heute aus unserer Welt nicht mehr wegzudenken. Als Laserpointer erzeugt er einen gut fokussierten intensiven Lichtstrahl, in der Medizin hilft er bei Augenoperationen und in der industriellen Produktion ermöglicht er die Bearbeitung fast aller Werkstoffe sowie die Herstellung von Bauteilen unter geringstem Materialeinsatz. Das nahezu unerschöpfliche Einsatzspektrum heute verfügbarer und neuer Laserquellen bekräftigt den wichtigen Stellenwert des Lasers für die industrielle Wertschöpfung und bildet das Fundament für neue Laseranwendungen.
Die Laserwelt fokussiert sich im November auf Dresden
Über die neuesten Entwicklungen, Perspektiven und Anwendungen der Lasertechnik, unter anderem in der Additiven Fertigung, berichten Fachexperten aus aller Welt auf der kombinierten Fachkonferenz Laser Symposium und ISAM 2023. Von Ende November bis Anfang Dezember richtet sich ihr Blick im Deutschen Hygiene-Museum Dresden auf die Nutzung von Lasern in der industriellen Produktion und die Steigerung der Wertschöpfung. Veranstalter des Branchentreffs für Laseranwender ist das Fraunhofer IWS, das mit jahrzehntelanger Erfahrung als Innovationstreiber Kunden und Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft unterstützt und für den Transfer von Forschungsergebnissen im Labormaßstab in die industrielle Anwendung sorgt.
Erfindergeist als Treiber für fundierte Laserforschung
Aufbauend auf erfolgreichen Industrieüberführungen der Vergangenheit erarbeiten die Forschenden des Fraunhofer IWS aktuell zum Beispiel Lösungen für die Energiewende, bei denen mehrere Laserverfahren in eine Prozesskette eingebunden sind. „Mit Hilfe eines Rolle-zu-Rolle-Verfahrens wollen wir die Produktion von Bipolarplatten für Brennstoffzellen revolutionieren“, betont Prof. Christoph Leyens, Institutsleiter des Dresdner Instituts. „Unser erklärtes Ziel ist es, fertig konfektionierte Bipolarplatten innerhalb von einer Sekunde im Durchlauf zu produzieren. Das geht nur mittels schneller, flexibler und hochgenauer Prozessschritte. Das laserbasierte Fügen und Trennen liefert dabei wichtige Beiträge für die Produktivität.“ Viel Erfindergeist beweisen die Dresdner Forschenden auch in der anwendungsorientierten Weiterentwicklung der dynamischen Strahlformung beim Schweißen und Trennen. Präzise eingebrachte Energie kann die Qualität von Schweißnähten und Schnittkanten deutlich verbessern. Diese Fähigkeit stellt auch beim Laserhärten Grundlage für einen robusten Industrieprozess dar. Mit Hilfe eines am Fraunhofer IWS entwickelten Wärmefeldreglers lässt sich sogar bei komplexen Bauteilgeometrien ein gleichmäßiges Härteergebnis erzielen. „Alle unsere Laserprozesse erzeugen in zunehmendem Maße hohe Datenmengen, die wir zur Qualitätskontrolle im Nachgang oder zur Prozesskontrolle und -steuerung online aufnehmen und verarbeiten wollen. Das erfordert eine Datenvereinzelung und deren schnelle Verarbeitung“, erläutert Leyens. „Wir wenden daher Methoden der Künstlichen Intelligenz an, um das Potenzial bestmöglich nutzen zu können, das in unserem Datenschatz steckt.“
Laser sorgt für industrietaugliche Produkte mit Additiver Fertigung
Auch in der Additiven Fertigung kommen Laser als Energiequelle für industrietaugliche Produkte zum Einsatz: sowohl bei der Herstellung filigraner Strukturen als auch bei großvolumigen Bauteilen. ISAM 2023 zeigt neueste Forschungs- und Entwicklungsergebnisse für Erzeugnisse, die sich mit hoher Qualität und Zuverlässigkeit nur dank einer engmaschigen Prozesskontrolle herstellen lassen. „Ob im Pulverbett oder bei pulver- und drahtdüsebasierten Prozessen: Eine zuverlässige Information über den aktuellen Zustand von Hardwarekomponenten und die herrschenden Prozessbedingungen stellen aktuell noch große Herausforderungen dar. Sie bieten aber auch eine riesige Chance, die additiven Fertigungsverfahren auf die nächste Stufe zu heben“, schätzt Prof. Frank Brückner ein, Technologiefeldleiter Additive Fertigung und Oberflächentechnik am Fraunhofer IWS. Auf der Konferenz ISAM 2023 werden spannende Beiträge aus unterschiedlichen Branchen wie der Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Energietechnik sowie des Maschinenbaus vorgestellt. So ermöglichen beispielsweise biomimetische Ansätze den Transfer naturinspirierter Funktionsweisen in die technische Anwendung. Diversifizierte Prozessketten erlauben die Anpassung an wirtschaftliche, agile und resiliente Produktionskapazitäten. Die kombinierte Fachkonferenz Laser Symposium und ISAM 2023 bietet einem breit diversifizierten internationalen Publikum eine hochaktuelle Themenauswahl der Additiven Fertigung im Kontext der Dekarbonisierung, neuartiger Werkstoffkonzepte, Prozessqualifizierungen und Digitalisierung entlang der gesamten Prozesskette und eine Vielzahl weiterer Themen.
Open Lab @Fraunhofer IWS
Am Vorabend der kombinierten Konferenz Laser Symposium und ISAM öffnet das veranstaltende Institut seine Türen zum „Open Lab @Fraunhofer IWS“. Den Konferenzteilnehmenden bieten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am 29. November 2023 tiefe Einblicke in ihre neuesten Forschungsaktivitäten. Während individueller Führungen durch die Labore erleben sie Live-Demonstrationen von neuester Laser-, Material- und Systemtechnologie, können in den Technika, Laboren und an den gezeigten Laseranlagen aktuelle Fragestellungen mit Fachexperten des Instituts diskutieren sowie persönliche Eindrücke von der Arbeit am Fraunhofer IWS sammeln.
(Quelle: Presseinformation des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS)
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