Im Jahr 2021 wurde mit Lasertechnik weltweit ein Rekordumsatz in Höhe von rund 21 Mrd. US-Dollar erwirtschaftet. Und damit, laut Statista, 4 Mrd. US-Dollar mehr als im Jahr zuvor. Ungeachtet der zur Zeit vorhandenen allgemeinen konjunkturellen Unsicherheiten ist damit das Wachstumspotenzial des Lasers weiterhin ungebrochen hoch. Und seine Einsatzgebiete sind heute ebenso vielfältig wie seine Technologie.
Einer der Innovationstreiber innerhalb der Medizintechnikbranche ist deshalb zweifelsohne die Laserindustrie. Der Laser steht beim Schneiden, Schweißen, Bohren, Härten, Markieren, Strukturieren oder im Bereich generativer Verfahren für eine hohe Vielfalt denkbarer Produkte aus unterschiedlichen Materialien. Und die Entwicklung ist noch lange nicht am Ende.
Neues Verfahren verkürzt Bearbeitungszeiten erheblich
Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT beispielsweise haben jetzt ein neues, patentiertes Kombinationsverfahren entwickelt: das Simultane Beschichten und Zerspanen, auf Englisch Simultaneous Machining and Coating, kurz Smac. „Wir haben in einem Bearbeitungsschritt die mechanische Bearbeitung mit dem Extremen Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) kombiniert“, erklärt Viktor Glushych, Leiter der Gruppe Beschichtung LMD und Wärmebehandlung am ILT. „Damit verkürzen wir die Bearbeitungszeiten erheblich.“
Je nach Anforderungsprofil und Beschichtungswerkstoff könne die Prozessdauer um mehr als 60 % reduziert werden. Demzufolge erlaube Smac eine hochproduktive, wirtschaftliche und vielseitige Beschichtung von Bauteilen. Das neue Verfahren sei zudem unter ökologischen Gesichtspunkten interessant, weil Komponenten deutlich länger unbeschädigt im Einsatz bleiben könnten und seltener ausgetauscht werden müssten.
Die Effizienz in der Produktion zu steigern, ist einer der Hauptgründe für den Einsatz von Lasertechnologie. Ressourcen schonender Materialeinsatz oder der Wegfall von Bearbeitungsschritten – aufgrund gesteigerter Bauteilqualität mit entsprechend weniger Nacharbeit – führen zu wettbewerbsfähigen Prozesswirkungsgraden. Der Laser steht also auch für Nachhaltigkeit. Die in der Regel hohe Fertigungsgeschwindigkeit sowie die große Flexibilität senken die Bauteilkosten ebenfalls. Viele neue Produktdesigns werden mit dem Laser erst machbar.
Laser mit außerordentlich breitem Leistungsspektrum
Für die Materialbearbeitung steht heute eine Vielzahl unterschiedlicher Laser, mit einem nahezu unerschöpflichen Spektrum an Leistungen, Wellenlängen und Pulseigenschaften bereit. Je nach Anwendung kommen sie mit einer mittleren Strahlleistung zwischen rund 1 W und 12 000 W zum Einsatz, in Einzelfällen auch darüber.
Eine besonders große Produkt- und Parametervielfalt bieten die Festkörperlaser, mit Faser, Scheibe oder Stab als aktivem Medium. Je nach Ausführungsform können sie in einem sehr weiten Leistungs- und Pulsdauerbereich betrieben werden und beispielsweise Stents präzise schneiden. Zur Verfügung stehen Wellenlängen von Infrarot über den sichtbaren Wellenlängenbereich bis zum Ultravioletten.
Blaue Diodenlaser: geeignet für reflektierendes Material
Diodenlaser, die in der Materialbearbeitung eingesetzt werden, emittieren typischerweise Licht um 1 μm Wellenlänge. Sie arbeiten selbst im Dauerstrichbetrieb mit hoher Energieeffizienz. Blaue Diodenlaser im sichtbaren Wellenlängenbereich von 450 nm eignen sich zur Bearbeitung von hochreflektierenden Metallen wie Kupfer oder Gold.
CO2-Laser emittieren Licht mit einer Wellenlänge von rund 10 µm, die für eine Reihe von Anwendungen geeignet ist, insbesondere bei der Bearbeitung nichtmetallischer Werkstoffe. Das Licht von Excimerlasern wiederum ist gepulst und liegt im ultravioletten Bereich von 157 bis 351 nm. Excimerlaser werden vor allem in der Mikromaterialbearbeitung eingesetzt, beispielsweise zum Schneiden menschlichen Gewebes.
(Bild: Messe München)Laser World of Photonics
Die Laser World of Photonics feiert ihren 50. Geburtstag – 1973 fand die erste Veranstaltung unter dem Namen Laser 73 mit 100 Ausstellern statt. Dieses Jahr trifft sich die internationale Photonikbranche auf ihrer Weltleitmesse in München vom 27. bis 30. Juni 2023.
Mittlerweile ist die Photonik zu einer Schlüsseltechnologie geworden, ohne die Innovationen in vielen Bereichen gar nicht mehr denkbar wären. Die Ausstellungsbereiche greifen sämtliche Themen auf, ebenso wie das Rahmenprogramm mit seinen Foren und Panels oder der Sonderschau „Photonics in Production“.
Top-Wissenschaftler aus aller Welt sind auf dem parallel stattfindenden World of Photonics Congress anzutreffen, der bereits am 25. Juni startet. Sechs Tage lang werden sie in wissenschaftlichen Konferenzen und anwendungsorientierten Panels ihre neuesten Forschungsergebnisse präsentieren und diskutieren.
