Quantensprung in Sachen Laser

Die Weiterentwicklung ultrakurzer Laserpulse (UKP-Laser) von einem Mittel der Forschung zum Werkzeug der Serienproduktion wurde 2013 mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet. Einem Forscherteam am Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) der Universität Stuttgart ist nun ein weiterer Quantensprung auf diesem für die hochpräzise Materialbearbeitung wichtigen Technologiefeld gelungen: Die Wissenschaftler bearbeiteten carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) mit einem Laser der Pulsdauer 8 ps bei einer mittleren Leistung von bis zu 1,4 kW und Pulsenergien von bis zu 4,5 Millijoule (mJ). Diese Kombination wurde weltweit erstmals erreicht. Die hohen Pulsenergien sind für viele Anwendungen und speziell für die Bearbeitung von CFK günstiger als eine hohe Pulsfrequenz. Die Laserquelle wurde am IFSW im Rahmen eines Kooperationsprojektes mit der Trumpf Laser GmbH, Schramberg, entwickelt. Sie ermöglicht das Erhöhen der mittleren Leistung durch eine Verstärkung der Pulsenergie mittels eines IFSW-Scheibenlasermoduls und einer raffinierten Anordnung von Spiegeln in einem Multipassverstärker. „Bereits die Strahlquelle selbst stellte einen neuen Weltrekord dar“, sagt Prof. Thomas Graf, der Leiter des IFSW und Prorektor für Wissens- und Technologietransfer der Universität Stuttgart. Aufgrund der Kombination aus ultrakurzen Pulsen hoher Energie und einer mittleren Leistung im Kilowattbereich erlaube diese hochpräzise Bearbeitungsprozesse mit nie da gewesener Produktivität. In ersten Experimenten wurde die Laserquelle zum Bearbeiten verschiedener Materialien eingesetzt. Im Vordergrund stand das Trennen und Bohren carbonverstärkter Kunststoffe, wo eine Leistungssteigerung für industrielle Anwendungen besonders wichtig ist. Die Neuentwicklung wurde bei den Stuttgarter Lasertagen im Juni auf der Messe Stuttgart vorgestellt.