VSCEL: Technolgie der Zukunft

NANO
PHOTONIC
PRODUCTION

Das Forscherteam rund um Nano Photonic Production
(DPP Nano) untersucht innovative Möglichkeiten der
Lichtverteilungen zur maßgeschneiderten und werkstoff-
angepassten Wärmebehandlung mittels Laserstrahlung.
Mit ihren Erkenntnissen und Entwicklungen
treiben sie dieLasertechnik für die Produktion von
morgen maßgeblich voran.

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Maßgeschneiderte Wärmebehandlung dank
präzise dosierter Laserstrahlung

Die thermische Behandlung als Voraussetzung für die Ver- und Bearbeitung von Bauteilen oder Werkstoffen ist in vielen Bereichen der industriellen Produktion obligatorisch. Durch sie werden Werkstoffeigenschaften prozess- und anwendungsspezifisch angepasst. Der Laser als berührungsloses, schnell zu steuerndes Werkzeug ist für diese Art der Behandlung prädestiniert. Im Gegensatz zu konventionell eingesetzten Ofenprozessen, die das gesamte Bauteil erwärmen, ist es mit hochenergetischer Laserstrahlung möglich, Wärme lokal begrenzt sowie bauteil- und werkstoffangepasst in das Material einzubringen.

Das Vorhaben

Die Temperaturverteilungen im Bauteil werden maßgeblich durch die Intensitätsverteilung der Laserstrahlung am Werkstück bestimmt. Mit heutigen Lasersystemen ist die flexible, prozessangepasste Gestaltung dieser Verteilung jedoch nur sehr begrenzt möglich. Die Arbeitsgruppe Nano Photonic Production (DPP Nano) konzentriert sich deshalb vor allem auf grundlegende Forschungsarbeiten zur gezielten Anpassung der Strahlungsintensitätsverteilungen bei laserbasierten Kurzzeit-Wärmebehandlungsverfahren. Für die Entwicklung anwendungsspezifischer Intensitätsverteilungen greift das Forscherteam zum einen auf konventionelle Laserstrahlquellen zurück, deren Strahlung sie mithilfe von neuentwickelten Freiform-Optiken an den Prozess anpassen. Zum anderen werden neuartige Multistrahlquellen auf Basis der VSCEL-Technologie erprobt. Mit dieser Technologie sollen die Strahlquellen sogar in Echtzeit prozess- und bauteilangepasst geregelt werden.

Darüber hinaus ist die Entwicklung neuer Strahlquellen zur gezielten Funktionalisierung von Nanoschichten auf temperaturempfindlichen Bauteilen oder zur Bearbeitung von Multimaterialsystemen ein Bestandteil der Technologie-Roadmap. Auch Kombinationen aus Laserverfahren und konventionellen Beschichtungsstrategien sollen langfristig ermöglicht werden.

Steckbrief

  • Entwicklung anwendungs- und werkstoffspezifischer sowie homogener Intensitätsverteilungen für die laserbasierte Wärmebehandlung
  • Grundlegende Forschung zur gezielten Anpassung der Strahlungsintensitätsverteilungen
  • Entwicklung neuartiger Freiform-Optiken für die verfahrensspezifische Anpassung der Laserstrahlung
  • Erprobung innovativer Multistrahlquellen auf Basis der VSCEL-Technolgie
  • Ausarbeitung und Integration einer in-situ Prozessüberwachung und –regelung
  • Stahlindustrie
    • Formwerkzeuge
  • Umformtechnik
  • Verbundtechnik

Aktuelles

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