21. September 2019 
 
24. Juni 2019

Mit dem Laser Leben auf dem Mars finden

Das Laser Zentrum Hannover (LZH) forscht seit 1986 zur Lasertechnologie und stellt auf der Laser World of Photonics verschiedene Erfindungen vor. LZH-Geschäftsführer Dr.-Ing. Stefan Kaierle erzählt im Gespräch mit DIE MESSE, was die Forscher mit nach München bringen.

Foto: LZHFoto: LZH
Das LZH stellt auf der Laser World of Photonics einen mobilen Laserbearbeitungskopf für Rettungseinsätze vor.
Herr Dr.-Ing. Stefan Kaierle , das Laser Zentrum Hannover ist auf der Messe Laser World ofPhotonics in Halle A3, Stand 206 zu finden. Welche Schwerpunkte setzen Sie in diesem Jahr in München?
Wir setzen auf der Laser 2019 den Fokus auf die fünf Kernbereiche: Optical Components: Coating. Characterization. Digitalization; Laser Development: Custom Solutions; Biophotonics: Food & Farming. Imaging; Material Processing: Systems. Control. Safety; Additive Manufacturing: Powder. Wire. Liquids.

Auf der Messe präsentiert das LZH, wie die Zukunft der Optikherstellung aussehen wird. Zum Beispiel stellen wir neue Schichtkonzepte zur Frequenzkonversion vor. Diese sind effizienter, kompakter und stabiler als Konversionskristalle und könnten diese zukünftig ersetzen. Darüber hinaus zeigen wir mit aktuellen Prozesskontrollen und Steuerungen, wie die Digitalisierung in der optischen Dünnschichtproduktion auf den nächsten Level gehoben werden kann.

Aus dem Laserentwicklungsbereich zeigen wir das brandaktuelle Flugmodell des Lasers für das Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA)-Instrument. Dieses soll für die Suche nach Leben auf dem Mars eingesetzt werden. Außerdem zeigen die Wissenschaftler leistungsstarke einfrequente Faserverstärkersysteme, die bei der nächsten Generation der Gravitationswellendetektion zum Einsatz kommen sollen.

Aus dem Bereich der Laseranwendung zeigen wir verschiedenste Beispiele des Lasereinsatzes, wie zum Beispiel den LZH-IBK. Dies ist ein Bearbeitungskopf für die Laserinnenbearbeitung. Er ermöglicht es, innenliegende zylindrische Flächen, wie die in einem Motorblock, aufzurauen, um eine Schicht mit höherer Festigkeit aufbringen zu können. Eine weitere LZH-Entwicklung ist ein mobiler, handgeführter Laserbearbeitungskopf. Dieser soll Einsatzkräften bei Verkehrsunfällen helfen, Fahrzeuge zügig und sicher aufzutrennen.

Außerdem wird am Stand die gesamte Bandbreite an innovativen Laserbearbeitungskonzepten zu finden seien, von der Additiven Fertigung hin zur klassischen Lasermaterialbearbeitung von Metallen, Kunststoffen, Verbundmaterialien und Glas. Auch neuartige Einsatzmöglichkeiten, wie etwa bei der Entschärfung von Blindgängern oder der Unkrautvernichtung werden zu sehen sein.

Das Laser Zentrum Hannover betreibt seit 1986 interdisziplinäre Forschung auf dem Gebiet der Lasertechnologie, deren Anwendungsbereich sich stetig vergrößert. Dabei führen Sie Forschung und Praxis zusammen. Was ist derzeit das vielversprechendste Gebiet für den Einsatz von Lasern?
Der Laser ist unglaublich vielfältig und hat zahlreiche Einsatzgebiete: nur eines zu nennen, wäre hier zu kurz gedacht. Die Additive Fertigung ist sicherlich sehr vielversprechend. Wir sind an Projekten für die Handyfertigung, den Automobil- oder Leichtbau und im Bereich des Werkzeug- und Formenbaus beteiligt. Dabei sind wir mit unseren Entwicklungen nah an den Bedürfnissen der Praxis. Und bringen Ideen aus der Grundlagenforschung in die Anwendung in der Praxis.

Sie zeigen auf der Laser World of Photonics einen Laserbearbeitungskopf, um Blindgänger sicherer zu entschärfen. Wie muss man sich diese Technik vorstellen und wie kam es zu dieser nicht gerade alltäglichen Entwicklung?
In dem Projekt DEFLAG geht es um die sichere Entschärfung von Blindgängern aus dem 2. Weltkrieg. Wir entwickeln dabei zusammen mit unserem Partner LASER on Demand ein Verfahren, mit dem die Bomben durch eine gezielte Deflagration entschärft werden sollen. Im Gegensatz zu einer Detonation entsteht bei der Deflagration eine geringere Druckwelle und der Sprengstoff wird nur zu einem geringen Teil umgesetzt.

Dafür kerben die Projektpartner die Bombenhülle mit Laserstrahlung ein und lösen in einem zweiten Schritt die Deflagration aus. In Zusammenarbeit mit dem Kampfmittelräumdienst (KRD) der Feuerwehr Hamburg soll eine feldtaugliche und automatisierte Bearbeitungsplattform entstehen – um selbst gefährliche Blindgänger mit chemischen Langzeitzündern sicher zu entschärfen. Der KRD ist mit der Anfrage nach sicheren Möglichkeit zur Entschärfung der gefährlichen Kriegsüberreste an uns herangetreten. Die Idee zu DEFLAG wurde dann gemeinsam entwickelt.

Das ist für uns ein sehr typischer Projektverlauf. Kunden treten mit einer Fragestellung an uns heran. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie wird dann der Einsatz des Lasers überprüft. Daraus kann sich dann ein (gemeinsames) Projekt entwickeln oder ein Auftrag. Wir begleiten bis zur Umsetzung oder Integration des Prozesses beim Kunden. Im Fall von DEFLAG entstand ein robustes, transportables Equipment für den Einsatz an der Gefahrenstelle. Wir sehen darin unsere Kernaufgabe – als Brücke zwischen Grundlagen und Anwendung.

In Materialbearbeitung und additiver Fertigung finden Laser immer häufiger Anwendung. Wird die Lasertechnologie herkömmliche Verfahren in der Zukunft ersetzen oder sind wir noch nicht so weit?
Die Lasertechnik ist in vielen Teilen der Produktion bereits angekommen. Kein Auto oder Handy ist heutzutage ohne Laser gefertigt. In der Materialbearbeitung ist der Laser schon lange Stand der Technik, selbst in der Additiven Fertigung. Die Fertigung von Zahnimplantaten ist ein Beispiel, für eine Anwendung, bei der schon seit über zehn Jahren auf die Additive Fertigung gesetzt wird.

Das Potential des Lasers ist hier enorm: So ergibt es zwar nicht unbedingt Sinn, ein Spritzgussverfahren für eine große Marge an Serienbauteilen für die Automobilindustrie durch einen laserbasierten 3-D-Druck zu ersetzten. Werden aber Ersatzteile für ältere Modelle benötigt, kann die Additive Fertigung von Metallteilen hohe Lagerungskosten ersparen oder überhaupt erst Teile wiederherstellen. Auch wenn individuelle Bauteile gefertigt werden müssen, die insbesondere komplexe 3-dimensionale Strukturen aufweisen, ist der Laser das ideale Werkzeug.

Selbst in der Landwirtschaft kommen Laser zum Einsatz, beispielsweise bei der Unkrautvernichtung. Welche Vorteile bietet die Lasertechnik hier?
Bisher ist die Technik noch in der Entwicklung. Die Vision ist aber: der Laser ersetzt zukünftig chemische Unkrautvernichtungsmittel. Der Ansatz ist dabei, mit gezielten Lichtimpulsen das Wuchszentrum des Unkrauts zu zerstören. Dadurch soll das Wachstum entweder komplett geblockt werden oder die daneben stehenden Nutzpflanzen bekommen einen entscheidenden Wuchsvorteil.

Die Industrie 4.0 ist in der Landwirtschaft angekommen, die modernen Landmaschinen bieten ein unglaubliches Spektrum an Möglichkeiten und der Laser ist das perfekte Werkzeug für zukünftige Systeme in dem Sektor, da er gut integrierbar ist und Abnutzung keine Rolle spielt.

Hier auf der Laser World of Photonics sieht man zahlreiche Forschungsinstitute und Universitäten aus ganz Deutschland. Ist Deutschland weltweiter Vorreiter bei der Lasertechnologie oder trügt dieser Eindruck?
Nein, der Eindruck ist korrekt. Sowohl in Forschung und Entwicklung als auch in der Entwicklung von Lasern und Lasersystemen für die Produktion ist Deutschland ganz vorne/ Weltmarktführer.

Die Laser World of Photonics gilt als Leistungsschau der Branche. Auf welche Innovationen sind Sie persönlich in diesem Jahr besonders gespannt?
Spannend ist vor allem der Austausch mit den Kolleginnen und Kollegen der Branche, denn gerade für uns Forscher und Entwickler ist dieser Dialog hier sehr wichtig, da so häufig gemeinsam neue Ideen entwickelt und Impulse gesetzt werden.

https://world-of-photonics.com

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