Laser World of Photonics 2017 Mit Photonik 4.0 in neue Fertigungsdimensionen

Redakteur: Luca Meister

Lasertechnik und moderne Sensorik ebnen den Weg zur digitalen Produktion. Simulation, digitale Konstruktion und reale Produktion wachsen dank Photonik 4.0 immer enger zusammen. Auf der Laser World of Photonics werden Lösungen für die vernetzte und automatisierte Fertigung präsentiert.

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Sonderschau der letzten Messeausgabe «Photonik-Anwendungen in der Automobilbranche».
Sonderschau der letzten Messeausgabe «Photonik-Anwendungen in der Automobilbranche».
(Bild: Messe München)

Licht ist das wichtigste Werkzeug des 21. Jahrhunderts. In Halbleiterfabriken sorgen UV-Laser und Hochleistungsoptiken für immer leistungsfähigere und günstigere Mikroprozessoren. Ohne optische Datenübertragung wäre das Breitbandinternet undenkbar. Kosteneffiziente, fehlerfreie Miniaturisierung ist nur mit präziser optischer Mess- und Inspektionstechnik machbar. Damit sind die Grundpfeiler der Industrie 4.0 benannt: günstige Prozessoren, leistungsfähige Datennetze und präzise Prozessüberwachung. Industrie 4.0 ist also im Kern Photonik 4.0.

Photonik ist aber nicht nur Basis der vernetzten Produktion, sondern immer öfter auch ausführende Kraft. Vor allem die exakt dosierbare, digital gesteuerte Lasertechnik ist mittlerweile unverzichtbar. Laser bohren, schneiden, löten, schweissen, beschriften, perforieren. Sie härten Stahl, bearbeiten Metalle, Kunststoffe, Glas, Diamanten, Holz, Keramik u. v. a. Materialien mit Höchstpräzision.

Das konzentrierte Licht arbeitet berührungslos. Es bringt keine mechanischen Kräfte in Prozesse ein und ist umgekehrt nicht von Verschleiss betroffen. Zudem sprechen hohe Flexibilität und Geschwindigkeit für den Laser. Doch das grösste Potenzial für die digitale Produktion birgt die kalte Materialbearbeitung mit ultrakurzen Laserpulsen.

Neue Wege in eine 3D-Bearbeitung

Bei modernen Ultrakurzpulslasern weisen die Frequenzen in den Megahertz-Bereich, bei zugleich hohen Pulsenergien. Metalle und viele weitere Materialien lassen sich damit quasi Atom für Atom abtragen. Der Wärmeeintrag ins Werkstück ist minimal. Übersetzt in die digitale Fertigungswelt der Industrie 4.0 heisst das: Materialbearbeitung Pixel für Pixel. Simulationen und digitale Konstruktion stimmen genauer denn je mit realen Prozessen überein. «Wir sprechen von digitaler Bearbeitung, weil Laser in digitalen Prozessketten exakt die vorher simulierte Bearbeitung durchführen», erklärt Prof. Andreas Ostendorf, Präsident der Wissenschaftlichen Gesellschaft Lasertechnik (WLT).

Auch die additive Fertigung führt in die digitale Produktion: also der werkzeuglose Aufbau sowie das Abtragen von Metall- oder Kunststoffbauteilen. Laser übersetzen hier digitale Konstruktionsdaten in reale Bauteile. Zahlreiche Akteure aus diesem jungen Technologiebereich werden auf der Messe eine grosse Bandbreite an Verfahren vorstellen: miniaturisierter Metalldruck, Mikroverfahren für Glas und transparente Materialien, Herstellung von 3D-Mikro- und Nanostrukturen oder Laserschmelzverfahren. SMM

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