Smarte Laser eröffnen neue Anwendungen und sind das „Tool der Wahl“ bei der Digitalisierung
Im Rahmen des jährlichen "LaserForums" werden regelmäßig ausgewählte Fragestellungen und Trends zum Einsatz von Lasertechnik in unterschiedlichen Anwendungsbranchen diskutiert. Quelle: IVAM
Der jährliche Expertentreff LaserForum thematisiert regelmäßig innovative Produktionsmethoden, bei denen Laser nicht mehr wegzudenken sind: Dabei geht es zum einen um den Einsatz von Lasersystemen für die Digitalisierung der Produktion, aber auch um die neuesten Entwicklungen von effizienteren Lasersystemen. Im Oktober 2019 war die Veranstaltung zu Gast bei TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH in Ditzingen.
Laser ist das „Tool“ der Wahl bei Industrie 4.0
Die Vorträge und Diskussionen während der Veranstaltung haben gezeigt,
dass gerade Laser ein optimales Tool bei der Einführung von Industrie
4.0-Konzepten in der Produktion sein können. Laserprozesse eignen sich
hervorragend für digitalisierte und individualisierte Produktionen. Sie
sind oft einfacher und schneller als herkömmliche, mechanische
Fertigungsverfahren und gerade bei sehr individuellen Produkten besser
als z.B. parallele Ätzprozesse oder Abformprozesse, die für eine große
Zahl von gleichen Produkten entwickelt worden sind.
Zum Auftakt erläuterte Philipp Becker von Vision Lasertechnik in einer Keynote, wie die Digitalisierung die Produktion verändern kann. Für Dr. Joachim Ryll von Pulsar Photonics sind „intelligente“ Maschinen noch Zukunftsmusik. Die „Intelligenz“ eines Prozesses liege eher in der sinnvollen Zusammenstellung von automatisierten Prozessen und der Erfassung und Auswertung aller zur Verfügung stehenden Daten, um die richtigen Entscheidungen für den Produktionsverlauf zu treffen. Wie das konkret bei einem Maschinenbauer wie TRUMPF umgesetzt wird, erläuterte Markus Galter am Ende der Veranstaltung.
Smarte laserbasierte Produktionsprozesse und Anlagen
Digitalisierung in der Produktion erfordert auch smarte
Produktionsprozesse und Anlagentechnologien. Als Beispiele dafür wurden
UKP-Laserbearbeitung in Flüssigkeiten (Alexander Kanitz, Lehrstuhl für
Laseranwendungstechnik der Ruhr-Universität Bochum),
wasserstrahlgeführte Laserbearbeitung mit IR-Lasern (Jeroen Hribar,
Avonisys) oder bewegliche Mikrospiegel als Scanner für die
Lasermaterialbearbeitung (Dr. Ulrich Hofmann, OQmented) vorgestellt.
Beispiele von hochpräzisen Fertigungsprozessen mit Lasern wurden z.B.
von Dr. Ulf Quentin (TRUMPF) vorgestellt. Insbesondere die
Glasbearbeitung für Displays oder Handy-Abdeckungen erfordert höchste
Genauigkeit bei gleichzeitig hohem Kostendruck. Martin Hermatschweiler
(nanoscribe) zeigte, mit welchen hohen Genauigkeiten 3D-Druckprozesse
inzwischen arbeiten, so dass Linsen und Mikrooptiken produzierbar
werden.
Neue Anwendungen durch smarte Lasertechnik
Wie die Digitalisierung der Produktion auch zu neuen Anwendungen führen
kann, zeigten eindrucksvoll die Vorträge von Dr. Arnold Gillner
(Fraunhofer-Institut für Lasertechnik) und Dr. Stefan Kaierle (Laser
Zentrum Hannover). Dr. Gillner zeigte die Vielfalt der Möglichkeiten
einer Produktion von elektronischen Bauteilen. Insbesondere für Einsätze
auf gekrümmten Oberflächen oder auf flexiblen Substraten wie Folien
oder Stoffen können Laserprozesse hochgenaue Strukturierung der
elektronischen Bauteile im Rolle-zu-Rolle-Verfahren ermöglichen.
Anwendungen bei Wearables (tragbare Elektronik), in der Medizintechnik
oder auf Flugzeug-Tragflächen werden möglich.
3D-Druck auf dem Mond: Erste Experimente 2022
Dr. Kaierle stellte ein Projekt vor, in dem mit 3D-Druck benötigte
Bauteile auf dem Mond vor Ort hergestellt werden können. Dabei soll das
Rohmaterial nicht von der Erde mitgebracht werden, um die Kosten von
einigen 100.000 € pro Kilogramm für den Transport einsparen zu können:
denn „Mondstaub“ hingegen steht in großen Mengen vor Ort zur Verfügung.
Er besteht aus Regolith, das mit Laserprozessen gut für 3D-Druckprozesse
genutzt werden kann. Die Ideen reichen von der Herstellung von
Verkehrswegen auf dem Mond bis hin zum Bau von Wohnhäusern. Erste
Experimente sollen 2022 auf dem Mond dazu durchgeführt werden.
Insgesamt zeigte die Veranstaltung, welche neuen Möglichkeiten durch Automatisierung und Digitalisierung möglich werden. Neue Prozesse, neue Produkte, neue Technologien entstehen. Wie Dr. Gillner zutreffend beschrieb, waren vor einigen Hundert Jahren nur handgearbeiteten Produkte möglich. Sie waren sehr individuell auf die Wünsche der Käufer abgestimmt. Dann kam die industrielle Revolution, die für eine preisgünstige Massenproduktion Großserien der immer gleichen Produkte erforderte. (Henry Ford: „Jeder Kunde kann ein Auto in jeder gewünschten Farbe haben, so lange es schwarz ist.“) Aber heutzutage geht der Trend zurück zu individualisierten Produkten, die auf den Kunden, seine Wünsche und Bedürfnisse abgestimmt werden. Die Losgröße bei Serien geht gegen „1“. Trotzdem sollen die Herstellkosten niedrig sein. Diese Herausforderung lässt sich nur mit flexiblen Produktionsmethoden lösen, wie die Lasertechnik sie bietet.
Lasertechnologie feiert 2020 Jubiläum
Im kommenden Jahr feiert der erste Laser sein 60-jähriges Jubiläum:
Theodore Harold Maiman hatte 1960 den Rubinlaser entwickelt. Dies soll
Anlass sein, um beim nächsten LaserForum, am 6. Oktober 2020, die
Entwicklung der Laserquellen zu diskutieren, die heutigen
Anwendungsfelder aufzuzeigen und einen Ausblick auf zukünftige
Entwicklungen zu geben. Die jährliche Veranstaltungsreihe LaserForum
wird vom IVAM Fachverband für Mikrotechnik gemeinsam mit den
renommierten Partnern Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Laser
Zentrum Hannover e.V. und dem Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik (LAT)
der Ruhr-Universität Bochum (RUB) durchgeführt.