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Fraunhofer-Institut für Lasertechnik

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT), auch in der Kurzbezeichnung ?Fraunhofer ILT? genannt, ist eine Einrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. (FhG). Das Institut hat seinen Sitz in Aachen, seine Aktivitäten sind der angewandten Forschung und Entwicklung den Fächern Naturwissenschaft und Physik zuzuordnen.

[Bearbeiten] Forschung und Entwicklung

Mit über 250 Mitarbeitern und 10.000 m² Nutzfläche zählt das Fraunhofer ILT zu den führenden Auftragsforschungs- und Entwicklungsinstituten seines Fachgebietes. Im Geschäftsfeld »Laser und Plasmastrahlquellen« konzentrieren sich die Entwicklungsaktivitäten auf innovative Dioden- und Festkörperlaser für den industriellen Einsatz sowie auf kompakte EUV-Strahlquellen für die Lithographie in der Halbleiterproduktion. Das Geschäftsfeld »Laserfertigungsverfahren« löst Aufgabenstellungen zum Schneiden, Abtragen, Bohren, Schweißen, Löten sowie zur Oberflächenbearbeitung und Mikrofertigung. Das Anwendungsspektrum reicht von der Makrobearbeitung über die Nanastrukturierung bis hin zur Biophotonik. Im Geschäftsfeld »Laseranlagen und Systemtechnik« werden Prototypanlagen entwickelt, konstruiert und vor Ort installiert. Prozessüberwachung und ?regelung sind ebenso Bestandteil der Aktivitäten wie Steuerung und Systemkomponenten. Im Geschäftsfeld »Lasermess- und Prüftechnik« werden Verfahren und Systeme zur Oberflächeninspektion, zur Stoffanalyse, zur Prüfung der Maßhaltigkeit und Geometrie von Bauteilen sowie zur Analyse statischer und dynamischer Verformungen entwickelt.

Die Aufgaben der Fachabteilungen des Instituts sind:

• Festkörper- und Diodenlaser
  In diesem Bereich werden Festkörperlaser für industrielle Anwendungen und Forschung entwickelt, die auf Hochleistungs-Diodenlaser basieren. Weiterhin befasst sich dieser Bereich mit adressierbaren Diodenlasern, mikrooptischen Komponenten, mit Strahlformung, Faserkopplung und Charakterisierung von Diodenlasern.

• Laserkomponenten
  Dieser Bereich befasst sich mit der Kühlung, der Aufbautechnik und der Charakterisierung von Laserdiodenbarren, dem Aufbau mikrooptischer Systeme und der Faserkopplung von Hochleistungs-Diodenlasern. Hierbei wird der gesamte Wellenlängenbereich von 630 nm bis ca. 2,1 µm abgedeckt.

• Lasermess- und Prüftechnik
  Hier werden Aufgaben aus Industrie und Umwelttechnik bearbeitet. Die berührungsfreie Messung mittels Laser-Doppler-Anemometrie ist geeignet für Online-Prüfaufgaben in Fertigungs- und Prozesslinien. Die Arbeitsschwerpunkte sind: die chemische Analyse von Substanzen mit Laserspektroskopie; die Überprüfung der Maßhaltigkeit und Geometrie von Werkstücken, Halbzeugen und Produkten; die Inspektion von Oberflächen sowie Auswerteverfahren für die automatische Analyse und Bewertung von Messdaten.

• Mikrotechnik
  Schwerpunkt ist die Entwicklung lasergestützter Verfahren für die Aufbau- und Verbindungstechnik, die Mikrostrukturierung und die Dünnschichttechnik. Hierzu zählen das Mikroschweißen und -löten, das Bohren und Feinschneiden, die Herstellung von Mikrobauteilen und Mikrostanzwerkzeugen durch Laserstrahlabtragen mit Excimer- und Nd:YAG-Laser, sowie die Herstellung von medizintechnischen Bauteilen mit Laserstrahlung. Darüber hinaus entwickelt die Abteilung Mikrotechnik Laserverfahren für die Solarzellen- und Photovoltaikindustrie sowie für die Biotechnologie und Medizin.

• Modellierung und Simulation
  Zu den Kernkompetenzen zählen die Modellierung von Strahlquellen ? insbesondere Hochleistungslaser und Gasentladungen ? sowie deren Anwendung in der Fertigungstechnik. Die beteiligten physikalischen Prozesse erstrecken sich von der Erzeugung, Ausbreitung und Absorption von Strahlung über Transportprozesse bis hin zu Phasenumwandlungen, die von der Strahlung im Werkstoff induziert werden.

• Oberflächentechnik
  Die Arbeitsschwerpunkte umfassen die Erarbeitung verfahrenstechnischer, physikalischer und werkstoffkundlicher Grundlagen, die Modellbildung zur Unterstützung und Optimierung der Verfahrensentwicklung sowie die Entwicklung von Komponenten zur Strahlführung und -formung, zur Pulverzufuhr und zur Prozessüberwachung und -regelung.

• Plasmatechnologie
  In diesem Bereich werden gepulste Plasmen zur Erzeugung von EUV-Strahlung und weicher Röntgenstrahlung entwickelt sowie deren Anwendungen im Bereich der Nanostrukturierung und der Oberflächenanalytik untersucht. Solche Plasmen werden z.B. in der EUV-Lithografie für die Nanoelektronik oder in der Röntgenmikroskopie als Lichtquelle eingesetzt.

• Systemtechnik
  Die folgenden Kompetenzen werden angeboten für das Schweißen, Schneiden, Härten, Auftragschweißen, Umschmelzen, Polieren, Bohren und Strukturieren sowie bei Bedarf auch für andere Verfahren.
  • Prozessüberwachung und Qualitätsabwicklung
  • Prozessanalyse, Prozessentwicklungstools
  • Entwicklung von Sensoren und Regelungssystemen (z. B. Nahtfolge, Geschwindigkeitsmessung, Positionierung, Abstandsmessung und ?regelung, Multisensorik und Vernetzung)
  • Systeme zur Nahtbewertung, automatisierte Prüfung von Bearbeitungsergeb-nissen
  • Steuerung und Regelung von Fertigungsprozessen
  • Remote- und Scannerapplikationen
  • Verfahrensprüfung und ?erprobung
  • Machbarkeitsstudien
  • Nullserien-Applikation
  • Integration von Lasertechnik in bestehende Fertigungseinrichtungen
  • Integrierte Bearbeitungsköpfe
  • CAD / CAM-unterstützte Laserbearbeitung
  • Offline-Bahnplanung und ?Simulation
  • Anlagenkonzeptionierung
  • Pilotanlagen
  • Steuerungstechnik für Laseranlagen
  • Beratung, Consulting, Aus- und Weiterbildung

• Trenn- und Fügeverfahren
  

Die Experten dieser Abteilung entwickeln kundenspezifische Trenn- und Fügeprozesse von den Grundlagen bis zur Produktionsreife. Den Schwerpunkt bilden die trennenden Verfahren Schneiden, Perforieren und Bohren sowie die fügenden Verfahren Schweißen und Löten. Das Spektrum reicht von produktorientierten Verfahrensanpassungen bis zur Implementierung des Prozesses in das industrielle Fertigungssystem.

Das Fraunhofer ILT betreibt in Plymouth, Michigan, das Fraunhofer Center for Laser Technology (CLT). Diese Region ist ein Zentrum für Laserhersteller, Systemintegratoren und industrielle Anwender in den USA. In Zusammenarbeit mit der Wayne State University und der University of Michigan werden am Fraunhofer CLT Faserlaser entwickelt.

[Bearbeiten] Kooperationen

Im Hochschulbereich bestehen enge Kooperationen mit den Lehrstühlen für Lasertechnik und für Technologie Optischer Systeme sowie mit dem Lehr- und Forschungsgebiet für Nichtlineare Dynamik der Laser-Fertigungsverfahren bei der RWTH Aachen. Diese Kooperation ermöglicht die Grundlagenforschung für das Fraunhofer ILT und führt zur Weiterentwicklung von optischen Verfahren, Komponenten und Systemen.

Im Jahr 2002 wurde auf Initiative des Fraunhofer ILT, des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie (IPT) und des Werkzeugmaschinenlabors der RWTH Aachen das Kompetenznetz für Optische Technologien und Systeme (PhotonAix) gegründet. Das Kompetenznetzwerk PhotonAix und weitere acht regionale Kompetenznetze verknüpfen in ihren Regionen die Kompetenzen der über 400 Mitglieder aus Forschung und Industrie mit dem gemeinsamen Ziel, die Optischen Technologien zu fördern.

Eine weitere Mitgliedschaft besteht beim Aachener Kompetenzzentrum Medizintechnik (AKM). Dieser Verein verfolgt nach seiner Satzung das Ziel ?Forschung und Entwicklung sowie die Förderung der Forschung auf dem Gebiet der Medizintechnik bevorzugt in der Region Aachen? zu betreiben.

Gemeinsam mit über 20 führenden Forschungseinrichtungen sowie kleinen und mittelständischen Unternehmen hat sich das Fraunhofer ILT zu einem europäischen Netzwerk, dem European Laser Institute (ELI), zusammengeschlossen. Ziel des Netzwerkes ist es, das in Europa vorhandene Laser-Know-how Interessenten aus Industrie und Wissenschaft zur Verfügung zu stellen. Das Projekt wird von der Europäischen Kommission gefördert.

In der Coopération Laser Franco-Allemande (CLFA) in Paris kooperiert das Fraunhofer ILT seit 1997 erfolgreich mit führenden französischen Forschungseinrichtungen.

Außerdem ist das Fraunhofer ILT Mitglied im Fraunhofer-Verbund Oberflächentechnik und Photonik (VOP). In diesem Verbund werden die Kompetenzen von sechs Fraunhofer-Instituten koordiniert, um eine permanente, schnelle und flexible Anpassung der Forschungsarbeiten an den raschen technologischen Fortschritt in allen Anwendungsbereichen zu gewährleisten.

[Bearbeiten] Infrastruktur

Zur technischen Infrastruktur des Instituts gehören eine mechanische und eine elektronische Werkstatt, ein Metallurgielabor, ein Fotolabor, ein Labor für optische Messtechnik sowie eine Konstruktionsabteilung.

Des Weiteren verfügt das ILT über eine hochmoderne IT-Infrastruktur die von der institutseigenen IT-Abteilung gewartet wird.

Ende 2006 waren am Fraunhofer ILT 265 Mitarbeiter beschäftigt, davon gehören 137 zum Stammpersonal. Rund 90 % des Stammpersonals sind im wissenschaftlich-technischen Bereich tätig.

Der Betriebshaushalt des Fraunhofer ILT lag im Geschäftsjahr 2006 bei 18 Millionen Euro, rund 27 % davon kommen aus der Grundfinanzierung, welche zu 90 % aus Bundesmitteln und zu 10 % aus Landesmitteln finanziert wird. Rund 39 % der Eigenerträge stammen aus Projekten, die unmittelbar für industrielle Auftraggeber abgewickelt wurden. Die restlichen Mittel stammen aus zweckgebundenen Mitteln des Bundes, der Länder und der Europäischen Union.

Das Fraunhofer ILT wird von Prof. Dr. Reinhart Poprawe geleitet, der auch den Lehrstuhl für Lasertechnik bei der RWTH Aachen innehat.

[Bearbeiten] Weblinks

• Homepage des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT)
• Homepage der Fraunhofer-Gesellschaft (FhG)

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