Glasfaser erzeugt Laserleistung 10.02.2014, 14:30 Uhr

VW und Audi schneiden Bleche mit neuem Hochleistungslaser

Die Autobauer VW und Audi experimentieren derzeit mit neuen Hochleistungsfaserlasern aus Jena. Sie erreichen mit einer einzigen Glasfaser eine Laserleistung von fünf Kilowatt. Somit lassen sich in der Produktion Bleche noch schneller schneiden, bohren und schweißen.

In der Automobilproduktion übernehmen längst Roboter das Schweißen, Bohren und Schneiden. Neue Hochleistungsfaserlaser Jenaer Forscher sollen die Produktionseffizienz weiter erhöhen. Sie können mit einer einzigen Glasfaser mehr als fünf Kilowatt Laserleistung erzeugen. 

In der Automobilproduktion übernehmen längst Roboter das Schweißen, Bohren und Schneiden. Neue Hochleistungsfaserlaser Jenaer Forscher sollen die Produktionseffizienz weiter erhöhen. Sie können mit einer einzigen Glasfaser mehr als fünf Kilowatt Laserleistung erzeugen. 

Foto: dpa

Schneiden, Bohren, Schweißen – in der Automobilindustrie übernehmen diese Aufgaben meist Hochleistungsfaserlaser. Sie bestehen aus vielen Glasfasern mit einem Kern von oft nur wenigen tausendstel Millimetern, die das Licht kontrolliert leiten. Forschern des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es nun gelungen, den Faserkerndurchmesser zu vergrößern. Mit dieser Materialinnovation lassen sich Hochleistungsfaserlaser bauen, die mit einer einzigen Glasfaser mehr als fünf Kilowatt Laserleistung erzeugen. „Anstatt der bislang sehr aufwendigen und kostenintensiven Koppelung mehrerer Einzelfasern reicht nun eine einzige Glasfaser für die Erzeugung der hohen Laserleistung“, erklärt Dr. Kay Schuster, Leiter der Arbeitsgruppe Fasertechnologie. „Weitere Vorteile des neuen Verfahrens liegen in der Robustheit und den niedrigen Herstellungskosten der Glasfasern.“

Basis ist eine Suspension aus Siliziumdioxid-Nanopartikeln

Die Herstellung des neuen Glasfasermaterials ist ein raffinierter Balanceakt. Das IPHT nennt ihn Repusil, das ist die Kurzform für Reaktive Pulver Sinter Technologie. Als Zwischenstufe entsteht dabei die sogenannte Preform – das ist ein robuster Glasstab, der bereits alle Eigenschaften der späteren Faser besitzt, aber in einem Heißprozess noch zu dieser ausgezogen werden muss. Die Besonderheit am Vorgehen der Jenaer Forscher ist nun, dass sie die Preform nicht mit einem klassischen Gasphasenschichtverfahren herstellen, sondern die Pulver-Sinter-Technologie nutzen. Sie verarbeitet eine Suspension aus Siliziumdioxid-Nanopartikeln zu einem Granulat. Das Glaspulver wird unter Druck und Hitze zu einem stabilen, porösen Körper gepresst und in mehreren Schichten gereinigt und verdichtet. In einem Hüllrohr entsteht schließlich der Glasstab.

VW und Audi haben Prototypen der neuen Hochleistungslaser erfolgreich getestet

Erste Prototypen der Hochleistungslaser mit den neuen IPHT-Fasern haben die Projektpartner VW und Audi bereits erfolgreich getestet. Sie sollen zukünftig mehrere Millimeter dicke Metallbleche noch schneller schneiden, schweißen und bohren können. An der Finanzierung des Projektes ist auch das Bundesforschungsministerium beteiligt. Die Eigenschaften des neuen Materials erregen allerdings derzeit über die Grenzen Deutschlands hinaus Aufmerksamkeit. Andere Forschungseinrichtungen haben sich bereits für Kooperationen zur Verfügung gestellt: unter ihnen die Universität Limoges in Frankreich, das College of Optics and Photonics in Orlando/USA und die Universität Adelaide in Australien. Gemeinsam wollen sie das Herstellungsverfahren weiter optimieren. 

Von Patrick Schroeder
Von Patrick Schroeder

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