Start-up-Porträt: 02.07.2014, 12:00 Uhr

Millionen Lichtblitze sorgen für präzise Schnitte

Die Aachener Amphos GmbH stellt Ultrakurzpulslaser mit bisher unerreichter Leistung her. Werkstoffe können schneller und gleichzeitig sehr präzise bearbeitet werden. Das könnte viele Produktionsprozesse wirtschaftlicher machen.

Laser eignen sich, um feinste Operationen am Auge durchzuführen oder auch um dicke Stahlplatten zu bearbeiten. Rückt man einem Werkstoff jedoch mit dem gebündelten Licht zu Leibe, so entsteht leicht Hitze, die das Material beschädigen kann. Die Lösung sind Ultrakurzpulslaser. Diese bündeln die Energie des Lasers auf unvorstellbar kurze und dadurch sehr starke Lichtimpulse: Das bearbeitete Material verdampft, bevor es Wärme an die Umgebung abgeben kann. Im Technologiepark Herzogenrath bei Aachen stellt das Start-up Amphos Ultrakurzpulslaser mit bisher für industrielle Zwecke unerreichter Stärke her.

„Die hohe Ausgangsleistung ermöglicht eine schnellere Bearbeitung von Werkstoffen“, erklärt Claus Schnitzler, einer der drei Gründer des Unternehmens. Ein Einsatzgebiet von Ultrakurzpulslasern ist etwa die Bearbeitung von Displaygläsern. Konventionell fräsen sich diamantbesetzte Schneidegeräte durch das gehärtete Material, um etwa bei Smartphones die Öffnungen für den Home-Button oder Lautsprecher einzubringen. Der Ultrakurzpulslaser schickt 5 Mio. Lichtblitze pro Sekunde auf das Glas und schneidet es so in Sekunden präzise zu.

Zum Gründerteam gehören neben Physiker Schnitzler noch der Physiker Torsten Mans und der Maschinenbau-Ingenieur Jan Dolkemeyer. Die drei haben sich bei ihrem Studium an der RWTH-Aachen und am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT kennengelernt. Schon seit 1999 arbeiten sie an Kurzpulslasern, sowohl das Diplom als auch den Doktortitel erlangten alle drei durch die Erforschung der Technologie.

Die extrem kurzen Pulse entstehen, wenn sich die Wellen verschiedener Lichtfarben überlagern und die Ausschläge jeweils zusammenfallen. Je stärker der Überlagerungseffekt, desto kürzer der Puls. Nur ungefähr 500 Femtosekunden dauert ein Lichtblitz bei Amphos-Geräten. Zur Veranschaulichung: Licht legt in einer Sekunde die Distanz bis zum Mond zurück, in 500 Femtosekunden nicht einmal einen Millimeter.

Um aus einem vergleichsweise schwachen Laserstrahl ein Werkzeug zu machen, muss er verstärkt werden. Dazu wird der Laserstrahl über ein Spiegelsystem mehrmals durch einen 10 mm großen Kristall geführt, bei jedem Durchlauf wird ihm Energie zugeführt.

Der Durchbruch gelang den Aachenern 2007, als das Team am Fraunhofer ILT einen neuen Kristall zur Verstärkung des Lasers einsetzte. Nun konnten sie die ursprüngliche Energie des Lasers um den Faktor 500 verstärken, aus einem 1 W-Laser also einen 500-W-Ultrakurzpulslaser machen. Bei einem solchen Gerät liegt die Leistung der ultrakurzen Pulse in der Spitze bei bis zu 1 GW – was der durchschnittlichen Leistung eines Kernkraftwerks entspricht.

Damit hatte man ein Alleinstellungsmerkmal und die Idee der Universitätsausgründung nahm Gestalt an. 2008 half das Gründerzentrum der RWTH Aachen bei der Erstellung des ersten Businessplans. Ab Anfang 2010 unterstützte das Förderprogramm Exist-Forschungstransfer des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) das Projekt: Für 18 Monate flossen Fördermittel, mit deren Hilfe die Wissenschaftler aus dem Laborlaser einen marktreifen Prototyp entwickelten, der auch unter Industrie-Bedingungen zuverlässig arbeitete.

Kurz nach Gründung im Februar 2010 konnten die Wissenschaftler bereits das erste Gerät an eine Forschungseinrichtung verkaufen. An dem Unternehmen haben sich seit-dem die Fraunhofer Venture Gruppe und einige private Geldgeber beteiligt, im November 2013 erhielten die Forscher den Gründerpreis NRW.

„Es war von vorneherein geplant, dass wir uns möglichst früh über den Umsatz finanzieren“, erläutert Mans. So halten die Gründer bis heute den Großteil des Unternehmens. Inzwischen arbeiten knapp 30 Mitarbeiter bei Amphos, vor allem den asiatischen Markt will das Unternehmen in den nächsten Jahren bedienen und dort weiter wachsen.

„Derzeit testen verschiedene Kunden unsere Geräte in ihren Fertigungsstrecken“, berichtet Mans optimistisch. Wo genau, damit hält sich der Gründer jedoch bedeckt. Solange die Tests laufen, sind das vertrauliche Kundeninformationen.

Die Einsatzmöglichkeiten sind jedoch vielfältig: In der Automobilbranche könnte der Laser helfen, Kohlefaserteile präzise zu bearbeiten und damit die Leichtbauweise voranzubringen. Flugzeugturbinen könnten effizienter werden, wenn der Laser Millionen kleine Löcher in die Turbinenschaufeln bohrt. Vor allem in Herstellungsprozessen in der Photovoltaik, Elektroindustrie oder Halbleiterfertigung sind die Einsatzmöglichkeiten ungezählt.

Wenn alles gut läuft, will das Trio mittelfristig 100 bis 200 Mitarbeiter beschäftigen. „In den nächsten Jahren wird es darum gehen, dass wir die Technologieführerschaft bei den Geräten mit großer Ausgangsleistung behaupten können“, erläutert Schnitzler. Denn auch andere Unternehmen forschen an der Technologie. Erst im Oktober 2013 hat ein Forscherteam von Bosch, der Universität Jena und Trumpf den Deutschen Zukunftspreis erhalten: für die Entwicklung von „Ultrakurzpulslasern für die industrielle Massenfertigung.“ Ultrakurzpulslaser von Trumpf leisten bisher mit bis zu 100W noch deutlich weniger als die Amphos-Geräte.

Von Kai Weller

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