Fraunhofer ILT: produceren met licht

Het Fraunhofer ILT liet onlangs op de laserbeurs in München zien welke kant de produtietechnologie op gaat: produceren met licht, met fotonen. Laserlicht wordt in toenemende mate het gereedschap om producten mee te maken of te bewerken. De nieuwe Polygonscanner zorgt voor industriële bewerkingssnelheden.

[quote float=”right”]Oppervlak van 100 bij 100 mm in 3 seconden bewerkt[/quote] Dankzij een cluster van supersnelle computers zijn de onderzoekers van het Fraunhofer ILT in Aken erin de afgelopen jaren in geslaagd verschillende laserprocessen te verbeteren. Op de Laserbeurs in München toonde men samen met partners uit de industrie vijf concrete toepassingen, gebaseerd op de ultrakorte pulslaser. Deze wordt ook wel de ‘koude’ laser genoemd omdat je hiermee materiaal kunt wegnemen zonder dat de rest van het werkstuk thermisch wordt beschadigd. De laserspot – gemiddeld zo’n 20 µm groot – moet hiervoor met snelheden van minstens 100 meter per seconde over het werkstuk worden bewogen.

Snel laserbewerken
De Polygonscanner die het Fraunhofer ILT ontwikkeld heeft, gaat ver over deze snelheid heen. Scansnelheden tot 360 m/s worden gehaald. Daarmee slagen de onderzoekers erin om de bewerkingssnelheid met de laser, een van de tekortkomingen tot nog toe, aanzienlijk te verhogen. De Polygonscanner bewerkt een oppervlak van 100 bij 100 mm in 3 seconden. Niet alleen de laserstraal beweegt dankzij de scanner; ook het werkstuk wordt voortdurend loodrecht op de laserstraal bewogen. Dankzij deze twee ‘assen’ kan men de laser met een frequentie van 40 MHz aansturen. In München demonstreerde het Fraunhofer ILT de Polygonscanner door een metalen visitekaartje razendsnel te graveren.

Macrobewerken
Ook qua laserbron zijn in Aken duidelijke doorbraken gerealiseerd. Men bouwt nu een hoogvermogen ultrakortepulslaser met een vermogen van 1 kW en een straalkwaliteit van 2mm*mrad. Dit opent perspectieven om de femteseconde laser voor macrobewerkingen in te zetten. Een voorbeeld is het structueren van het oppervlak van windmolens voor energieopwekking.

Industriële toepassingen
De visie die de Akense wetenschappers op de maakindustrie van de toekomst hebben, vatten ze samen onder de noemer Digital Photonic Prodution. Met fotonen werkstukken bouwen, op basis van digitale data. De voordelen zijn dat complexiteit eigenlijk geen rol meer speelt en dat seriegroottes niet van invloed zijn op de stuksprijs. Met licht kun je ook enkelstuks en kleine series efficiënt produceren. Het gaat hier om additive manufacturing. In Aken werkt men op dit vlak nauw samen met bedrijven als Concept Laser, Realizer en SLM Solutions, drie fabrikanten van lasersmeltmachines voor het 3D printen van metaal. Ook enkele Duitse bedrijven uit de maakindustrie werken met het Akense instituut samen om de technologie toe te passen in de productie. Denk dan onder andere aan luchtvaarttoeleverancier MTU, gereedschappenproducent Citim, medisch toeleverancier Bego Medical etc. Op de laserbeurs toonde men niet alleen werkstukken die laag voor laag opgebouwd zijn, maar ook een drukwals waarin met behulp van de ultrakorte pulslaser een structuur was aangebracht. Deze voorbeelden illustreren vooral de toepassingsmogelijkheden in zowel de luchtvaart, medische industrie, energiesector als ook in consumententoepassingen.

Laser etsen
Een nieuwe technologie is het selectief laser etsen. ISLE: In-volume Selective Laser Etching. Eerst wordt met behulp van de laser bepaalde onderdelen van een werkstuk bewerkt; daarna wordt hier het materiaal met een nat-chemisch proces (etsen) verwijderd. Op die manier kun je onder andere holle 3D structuren aanbrengen in onder andere glas.

Lees hier een interview met een topman van GF AgieCharmilles over de groeiende betekenis van de laser in de maakindustrie
En hier vind je een aantal artikelen over additive manufacturing met behulp van de laser

Meer informatie:
Fraunhofer ILT