Aktuelle Forschungsprojekte
SUNRISE
Laserstrukturierung und selektive chemische Prozessierung als Lithografieersatz für nachhaltige PV-Produktion
Teilvorhaben: Polygonscantechnik für hochgenaue Strahlpositionierung unter ultra-schnellen Bearbeitungsbedingungen (Polyprecision)
Das Vorhaben SUNRISE wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im 7. Energieforschungsprogramm unter der Zuwendungsnummer 03EE1203C gefördert.
Ziele und Vorgehen:
Ziel des Vorhabens ist es, die hohe Kosten- und Ressourceneffizienz von direkter Laserstrukturierung mit der Oberflächengüte der Photolithografie zu kombinieren. Die angestrebten lasertechnischen Kernkomponenten und Ätzprozesse können dabei die Anforderungen an Präzision und Durchsatz für die skizzierten Anwendungsfelder für PV-Produktion abdecken.
Es wird eine Laserstrahlquelle bei hoher Repetitionsrate mit „pulse on demand“ Funktionalität aufgebaut, die bei einer Pulsrepetitionsrate von > 100 MHz und geringem zeitlichen Jitter < 50 ps operiert. Scannerseitig muss entprechend ein hochfrequentes Triggering angeboten werden, um die Pulse positionstreu anzufordern.
Dafür wird ein Konzept einer neuen Schnittstelle zur Synchronisation des Scanners mit der oben genannten ultraschnellen Strahlquelle erarbeitet, aufgebaut und getestet. Um auch quer zur schnellen Scanrichtung präzise Zuzustellen, wird ein Piezospiegel für die zweite Achse des Scanners konzeptionell erarbeitet und im weiteren Verlauf des Vorhabens konstruktiv umgesetzt und charakterisiert. Beide Punkt sollen den Verbundzielen entsprechend eine Bearbeitungsgenauigkeit von wenigen Mikrometern auch im Bereich höchster Strahlablenkungsgeschwindigkeiten ( > 1000 m/s) realisieren und eine präzise „on-the-fly“ Bearbeitung ermöglichen.
Das Projekt wird vom Bundeministerium für Wirtschaft und Klimaschutz unter dem Förderkennzeichen 03EE1203C gefördert.
HLH-funk
Das Vorhaben ist im WIR!-Bündnis GRAVOmer angesiedelt, welches die Erforschung, industrielle Umsetzung und Anwendung von Mikrostrukturen für die Funktionalisierung von Oberflächen in Mitteldeutschland verfolgt.
Ziele und Vorgehen:
Mit dem Projekt sollen die beiden Hochratetechnologien ultraschnelle Ablenkung mittels Polygonscanner und schnelle parallele Erzeugung von Mikrostrukturen deutlich kleiner als die Fokusspotgröße mittels direkter Laserinterferenz (DLIP) gekoppelt und damit ein industrietauglicher Produktivitätssprung erreicht werden. Durch Nutzung von NIR und UV-Strahlung soll der Prozess mit höchstmöglicher Auflösung verschiedenen Spektralbereichen realisiert werden. Durch eine neuartige Spezialmaschine wird die neuartige gekoppelte Lösung perspektivisch marktgerecht angeboten und ermöglicht ein Benchmarking. Mit einem neuartigen optischen 4f-Aufbau (Relaisoptik) sollen außerdem die optischen Freiheitsgrade des Strahlenganges entscheidend verbessert werden.
Partner
ACSYS Lasertechnik GmbH
GRAVOmer Kompetenznetzwerk
Laserinstitut Hochschule Mittweida
Fusion Bionic GmbH
MOEWE Optical Solutions GmbH
Das Projekt wird vom Bundeministerium für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 03WIR2019A gefördert.
UKPino
Im RUBIN-Verbundprojekt „UltraKurzPuls-Innovationsplattform für maßgeschneiderte Anwendungen“ (UKPiño) arbeitet MOEWE im Verbundprojekt 2 „Funktionale Komponenten und Systeme“ am Teilvorhaben „Ultraschnelles Polygonscansystem für 2 µm Wellenlänge“ (Poly2UKPino).
Ziele und Vorgehen:
MOEWE Optical Solutions GmbH (MOEWE) wird zum Thema Strahlablenkung arbeiten und als Hauptziel die Adaption der Polygonscannertechnologie an die 2 µm -Wellenlänge verfolgen. Die Adaption wird die Nutzung der schnellen Strahlablenkung für 2 µm-Laser ermöglichen und dadurch die hohe Laserleistung im Prozess sinnvoll verteilen. Weiterer Partner im Verbundprojekt ist die Firma Robust AO, die eine adaptive Optik für schnelle Fokusverschiebungen im 2 µm Bereich untersucht. Eine Kombination mit dem Polygonscanner kann zu einer schnellen Strahlablenkung im Raum führen. Eine schnelle 3D-Bearbeitung würde beispielsweise die Oberflächenbearbeitung von gekrümmten Oberflächen ermöglichen, ohne in der Höhe zu slicen und mehrfach zu Überfahren. Für diese Kombination müssen allerdings von Grund auf die Machbarkeit und die Randbedingungen des Zusammenwirkens, die mechanischen, elektrischen und informativen Schnittstellen beider Systeme untersucht werden. Nach erfolgreicher Kombination beider Systeme sind die Möglichkeiten und Grenzen einer dreidimensionalen Strahlablenkung zu evaluieren. Diese Kombination aus Laser und Scanner wird in den Wertschöpfungsketten den Durchsatz signifikant gegenüber bisherigen Strahlablenkungssystemen steigern können und gleichzeitig helfen neue Anwendungsgebiete zu erschließen.
Partner:
3Faktur
Asclepion Laser Technologies GmbH
asphericon GmbH
Il Metronic Sensortechnik GmbH
Layertec GmbH
LCP Laser-Cut-Processing GmbH
LLT Applikation GmbH
Präzisionsoptik Gera GmbH
Jenoptik
Robust AO GmbH
Schott Technical Glass Solutions GmbH
Thorey Gera GmbH
Active Fiber Systems GmbH
Ernst-Abbe-Hochschule
Universität Jena, Institut für angewandte Physik
MOEWE Optical Solutions GmbH
Das Projekt wird vom Bundeministerium für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 03RU2U032E gefördert.
MASTER
Multiapertur Ultrakurzpulslaser- und Scantechnik für den Einsatz in der Hochrate-Lasermaterialbearbeitung
Teilvorhaben: Hochgeschwindigkeits-Multiapertur-Polygonscansystem
Motivation:
Ultrakurzpulslaser (UKP) haben sich als universelles Werkzeug in der Lasermaterialbearbeitung durch gute Qualität und geringe Wärmebelastung bewährt. Mit Ultrakurzpulslasern lassen sich beispielsweise mit Lasermikrobohren, Laserfein-schneiden, oder der Laseroberflächenbearbeitung mikroskalige Strukturabmessungen präzise und nahezu schmelzfrei fertigen. Zur Etablierung der UKP-Technologie in der Produktion müssen die UKP-Laserquellen selbst sowie die Systemtechnik und der Prozess an die Bedürfnisse der Endanwender angepasst und die Wirtschaftlichkeit gegenüber etablierten Bearbeitungsverfahren erhöht werden.
Ziele und Vorgehen:
Seitens Active Fiber Systems wird eine Kilowatt-UKP-Laserquelle erforscht, die sich schnell auf zwei verschiedene Ausgänge schalten lässt. Beide Strahlwege führen durch einen neuen Polygonscanner der Firma MOEWE, der die Totzeit während des Facettenwechsels am Polygonspiegel überwinden kann. Die fast verlustfreie Strahldistribution erfolgt im selben Scanfeld mit bis zu 1.000 m/s. An der Hochschule Mittweida wird das neue System zu Prozessuntersuchungen genutzt, die durch die Anwendung des assoziierten Partners nah am industriellen Bedarf orientiert sind. Die Substitution eines nasschemischen Verfahrens durch den Laser und die Widerstandsverminderung adressieren dabei ökonomische und ökologische Ziele.
Innovation und Perspektiven:
Die Überwindung der Totzeit des Scanners erlaubt erstmals die fast verlustfreie Lasermaterialbearbeitung mit Hochleistungs-UKP-Lasern (1 kW) bei extrem hohen Ablenkgeschwindigkeiten bis 1.000 m/s. Dadurch werden neue Prozessraten im Bereich der UKP-Bearbeitung erschlossen, die zur Steigerung der Produktivität führen. Die neuartige Technologie erlaubt dabei sowohl die Skalierung bestehender Laserprozesse zu höherem Durchsatz als auch die Erschließung neuer Anwendungsfelder für die Lasertechnologie z.B. Energiesektor, Automotive, Luft- und Raumfahrt, Medizin und Biotechnologie, Architektur und Elektronik.
Partner
Active Fiber Systems GmbH
Hochschule Mittweida University of Applied Sciences
Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
MOEWE Optical Solutions GmbH
Das Projekt wird vom Bundeministerium für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 13N15882 gefördert.