Die Photonik gilt als Basis für die Entwicklung bedeutender technischer und industrieller Anwendungen. Im zweiten Beitrag der Blog-Serie zum diesjährigen Früherkennungsbericht der SATW geht es um optische Verfahren der Oberflächenbearbeitung.
Um Oberflächen von metallischen, keramischen und Kunststoffmaterialien zu bearbeiten, sind immer höhere Genauigkeiten und grössere Prozessflexibilitäten gefordert. Neuartige, hochintegrierte Systeme, die auf rein optischen Verarbeitungs- und Messtechniken basieren, können diese Anforderungen erfüllen. Laser mit extrem kurzen Pulszeiten verdampfen das Material so schnell, dass nur wenig Wärme an die Materialumgebung übertragen wird und dass somit die gefürchteten Oxidations-Artefakte vermieden werden. Die optische Vermessung der Oberfläche mit neuartigen Mehr-Wellenlängen-Interferometern stört die Laserablation nicht und beide Prozesse können deshalb simultan durchgeführt werden. Das führt zu kurzen Durchlaufzeiten und zu bemerkenswerten Effizienzsteigerungen.
Das Thema «Advanced Manufacturing» wird mittlerweile von mehreren Seiten – auch dank der Bemühungen der SATW – als äusserst wichtig und zukunftsträchtig für die Schweiz angesehen. So hat die Empa eine nationale Kampagne dazu gestartet. Sie beinhaltet auch die Variante der Oberflächenbearbeitung von verschiedenen Materialien mittels Kurzpulslaser. Die technischen Risiken dieser Variante sollten beherrschbar sein, da einerseits die Schlüsselkomponenten Kurz- und Ultrakurzpulslaser und Industrie-Interferometer mittlerweile käuflich erwerbbar sind, und es andererseits für den Hochleistungsscanner klare Vorstellungen und Vorarbeiten gibt. Zusätzlich wird von der Photonics Gruppe bei Swissmem eine Initiative gestartet, um das Thema «Photonics» als nationales Förderprogramm in Analogie zu den erfolgreichen Top/Down-Grundlagenprogrammen des ETH-Rates Ende der 1990er Jahre wie Optique I/II zu definieren. Darin wird die Materialfeinbearbeitung mittels Kurzpulslaser ebenfalls prominent genannt.
An der Fachmesse LASER, die im Juni 2017 in München stattfand, war die optische Materialfeinbearbeitung ein wichtiges Thema für Hersteller aus aller Welt. Auffallend war, dass die Systeme noch recht klobig waren, und dass die Integration der Messtechnik noch nicht überzeugend war. Beunruhigend war, dass die Aussteller aus China, die zahlenmässig stärker vertreten waren als alle anderen Nationen zusammen und deren Produkte mittlerweile westliches Qualitätsniveau bieten, dieses zukunftsträchtige Gebiet der optischen Oberflächenbearbeitung bereits schwerpunktmässig präsentierten.
Bernhard Braunecker, bernd.braunecker@satw.ch
Bernhard Braunecker war bis 2006 Leiter der zentralen Optikentwicklung bei Leica Geosystems, früher Wild Heerbrugg. Er hat 1972 in nuklearer Festkörperphysik an der Universität Erlangen / Nürnberg promoviert. Nach Forschungsjahren im IBM Research Lab in San Jose und an den Universitäten in Erlangen und Essen wechselte er 1981 zu Wild Heerbrugg. 2006 gründete er die «Braunecker Engineering GmbH» und berät seitdem diverse Organisationen und Firmen aus dem Optikbereich. 2009 wurde er zum Einzelmitglied der SATW ernannt und gehört seit 2012 dem Wissenschaftlichen Beirat an. Als Editor der SPG-Mitteilungen der Schweizer Physikalischen Gesellschaft setzt er sich für den Transfer von physikalischen Forschungserkenntnissen zu den Ingenieurswissenschaften ein.
