Hochdynamische Lasertechnologie zur ultraschnellen, präzisen Mikrostrukturierung von dreidimensionalen Oberflächen
Projektlaufzeit: 01. Mai 2021 bis 31. Oktober 2023
Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) eignen sich besonders gut für die hochpräzise Mikrobearbeitung von Oberflächen. Denn die kurzen Laserpulse verursachen nur geringe thermische Belastungen und können dadurch besonders fein und präzise Material abgetragen. Allerdings erzielt die UKP-Laser-Bearbeitung bislang nur geringe Bearbeitungsgeschwindigkeiten, so dass mit ihr eine wirtschaftliche Mikrostrukturierung großer Flächen faktisch nicht umsetzbar ist.
Einen Lösungsansatz dafür bietet der Einsatz neuer Hochleistungs-UKP-Laser kombiniert mit ultraschneller Scantechnologie. Die schnell rotierenden Spiegel der Polygon-Scanner positionieren die einzelnen Laserpulse selbst bei hoher Pulsrate ohne Überlappung auf dem Werkstück. Aufgrund ihrer extrem hohen Strahlablenkgeschwindigkeiten sind sie zur Separation der hochfrequenten Pulse grundsätzlich sehr gut geeignet, allerdings weisen die am Markt verfügbaren Geräte deutliche Beschränkungen hinsichtlich der erreichbaren Strukturierungsgenauigkeit auf.
Diese technologischen Grenzen möchte das Projekt überwinden und eine innovativen Laserbearbeitungseinheit entwickeln, die durch den Einsatz neuer Hochleistungs-UKP-Laser und eines neuartigen Polygonscanners erstmals eine hochpräzise dreidimensionale Bearbeitung großflächig und gleichzeitig sehr präzise Mikrostrukturen auf dreidimensional geformten Oberflächen z. B. vorstrukturierten Prägewalzen ermöglichen soll. Durch diese Technologie soll das wirtschaftliche Herstellen der Urformen für die Funktionalisierung von Kunststoffen mit arbiträren mit frei definierbaren dreidimensionalen Mikro- und Nanostrukturen ermöglicht werden.
Christian Mikley
ACSYS Lasertechnik GmbH
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Hauptpartner
ACSYS Lasertechnik GmbH
Die ACSYS Lasertechnik GmbH wurde 2003 mit dem Ziel gegründet, innovative Laserbearbeitungsmaschinen für kundenspezifische Anforderungen zu entwickeln. Im Fokus steht dabei insbesondere das Markieren, Beschriften, Gravieren und Schneiden und Schweißen von Werkstücken aus den unterschiedlichsten Materialien. Mit der konsequenten Ausrichtung ist es in den vergangenen Jahren gelungen, ACSYS in diesen Applikationen als einen der führenden Anbieter von Lasermaschinen und in verschiedenen Bereichen auch als Technologieführer auf dem Markt zu etablieren. So beschäftigen wir mittlerweile über 90 hoch qualifizierte Mitarbeiter an den Standorten Mittweida, Kornwestheim und Lüdenscheid, konnten eine permanente Entwicklungsabteilung etablieren und erwirtschafteten 2018 einen Umsatz von ca. 18 Mio. €.
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Laserinstitut Hochschule Mittweida
Der Schwerpunkt der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung am Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM) liegt in den Bereichen Lasernano- und -mikrobearbeitung, Hochrate-Laserbearbeitung, Laserpulsabscheidung (PLD), Additive Fertigung und Lasermakrobearbeitung. Weitere Forschungsfelder sind die Lasermesstechnik, die Modellierung und Simulation von Laserprozessen sowie die Laseranlagen- und -prozessentwicklung.
Mit der umfangreichen Ausstattung an Laseranlagen am LHM können Untersuchungen und Entwicklungen zu nahezu alle gängigen Laserverfahren durchgeführt werden. Als Besonderheit existieren 10 verschiedene UKP-Laserquellen mit hoher Pulsleistung oder mit extrem hoher mittlerer Leistung. Ein Monomode-Faserlaser mit einer cw-Leistung von 10 kW ist ein weiteres Highlight im Laserpark des Institutes. 2016 konnte mit der Unterstützung durch das Bund-Länder-Programm zur Förderung von Wissenschaft und Forschung an deutschen Hochschulen ein neues Institutsgebäude mit einer Forschungsfläche von mehr als 2.500 m² bezogen werden. Auch durch diese Förderung der Mittweidaer Laserforschung gehört das LHM auf seinem Spezialgebiet mittlerweile zu den leistungsfähigsten Hochschuleinrichtungen in Deutschland.
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MOEWE Optical Solutions GmbH
MOEWE steht für Mittweidaer OptoElektronische Werkstätten. Das Unternehmen entwickelt und baut Polygonspiegelscanner, wie sie für die präzise Hochgeschwindigkeitslaserbearbeitung benötigt werden. Die Mittweidaer Geräte zeichnen sich durch eine große Apertur, sehr kompakte Bauweise und hohe optische Robustheit aus, die durch eine spezielle Laserstrahlführung und -umlenkung erreicht werden.
Durch Integration modernster parallelarbeitender Rechentechnik in Verbindung mit selbstadaptierenden Algorithmen können sehr hohe Genauigkeiten bei der Laserbearbeitung und eine Echtzeitsynchronisation auf bewegte Koordinatensysteme erzielt werden. Der Laserscankopf ist nicht viel größer als am Markt verfügbare Galvanometerscanner und kann dennoch vielfach höhere Laserleistungen mit Geschwindigkeiten bis zu einigen km/s ablenken.
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Assoziierte Partner
Connova Deutschland GmbH
CONNOVA‘s Fokus richtet sich auf marktfähige Hochleistungs-Faserverbundstrukturen. Wir sind ein führendes Unternehmen im Bereich der Entwicklung, Fertigung und Vermarktung von hochqualitativen Leichtbaustrukturen und Dienstleistungen. Als Partner helfen wir unseren Kunden, über die gesamte Wertschöpfungskette der Faserverbundtechnologien immer die beste Lösung zu finden.
Wachstum mittels Innovation:
- Massgeschneiderte und komplette Dienstleistung rund um den Faserverbundbau.
- High-end und innovative Composite Dienstleistungen. Kein low-cost manufacturing.
- «Leverage» mittels strategischem Kundenmix in komplementären und internationalen Märkten.
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01900 Großröhrsdorf
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Sächsische Walzengravur GmbH
Seit der Gründung durch August Dippmann stellen wir hochwertige Druck- und Prägeformen Made in Germany her. Gemäß unserem Leitspruch „Zukunft seit 1890“ ist es Teil der Firmenphilosophie, Tradition und Innovation bestmöglich zu vereinen. Mit ca. 140 hoch motivierten Mitarbeitern sind wir mittelständisch, flexibel und dank enger Kooperation innerhalb der JANOSCHKA Gruppe weltweit stets ganz nah am Kunden.
Ein stetig wachsender Kundenkreis ist Zeichen unserer ausgezeichneten Qualität in Bildbearbeitung und Gravur über die verschiedensten Druckverfahren hinweg. Neben unseren Erfahrungen im Dekor- und Verpackungsmarkt lösen wir auch spezielle Anwendungen. Vom Sicherheitsdruck, über Mikrostrukturen, funktionelle Oberflächen bis hin zu Auftragsentwicklungen für Spezialmaschinen im galvanischen Bereich – besondere Anforderungen verlangen besondere Lösungen. Im Rahmen des GRAVOmer-Projektes wollen wir uns noch besser mit den vielen Forschungseinrichtungen und Unternehmen der Region Mitteldeutschlands und darüber hinaus vernetzen.
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