Tag 1 und Start in das Anwendertreffen - Leibnitz / IPHT - Institut für Photonische Technologien
Bereits am Vormittag des Anwendertreffens startete eine kleinere Gruppe der Exkursionsteilnehmer und Mitglieder des LVBB in ein anspruchsvolles Programm. Mit dem Ziel, Neues über die Herstellung von Glasfasermaterialien am IPHT Jena zu erfahren. Das Leibnitz IHPT mit einem breit gefächertem Forschungsprofil ist der Ausgangspunkt für photonische Lösungen auf den Gebiet der Faserentwicklungen, der Optimierung der Herstellungsprozesse und der Systemtechnologie, aber auch für Mikro- und Nanotechnologien ein kompetenter Partner für Anwender aus Forschung und Wirtschaft.
Herr Dr. Kay Schuster, Gruppenleiter der Fasertechnologien, war ein sehr sachkundiger und begeisterter Erklärer :
Eingebunden in das vom BMBF geförderte Projekt „FlexTune“ werden Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge entwickelt, die insbesondere für spektroskopische und medizintechnische Anwendungen interessant sind. Hierzu sind entsprechend geeignete und angepasste Fasertechnologien zu entwickeln, von denen sich die Teilnehmer überzeugen konnten. Alles in Allem ein sehr gelungener und anspruchsvoller Einstieg in das Anwendertreffen.
An der Wiege der Ausbildung von Optikexperten
Die Forschung und Wirtschaft benötigt, wie auch in vielen anderen Branchen, speziell ausgebildeten und motivierten, wissenschaftlichen und Ingenieurnachwuchs. Dem hat sich die Ernst-Abbe-Hochschule Jena mit der Gründung des Fachbereiches SciTec - PRÄZISION-OPTIK-MATERIALIEN-UMWELT - verschrieben, der Naturwissenschaften und Technologie eng miteinander bündelt und damit exzellente Lehre und Forschung mit einer umfangreichen Praxisorientierung in top ausgerüsteten Laboren ermöglicht. Nach dem Eintreffen aller Teilnehmer an der EAB übernahm zunächst der Vorsitzende des Laserverbundes Prof. Eichstädt das Wort, um auf die zu erwartenden Aktionen einzustimmen und insbesondere Prof. Bliedner und seiner Mannschaft für die gute Unterstützung bei der Vorbereitung zu danken. Ebenso galt natürlich auch der Dank den Organisatoren vom Laserverbund, insbesondere Hans Metge, für die gute Vorbereitung. Prof. Bliedner stellte in einem Übersichtsvortrag die wesentlichen Fachsäulen Präzisionsoptik – Materialien - Umwelt und die darauf aufbauenden Forschungsprojekte des Fachbereichs vor. An der EAB in Jena studieren 63% der Auszubildenden in ingenieur-wissenschaftlichen Studienrichtungen, was dem Namensgeber und der Tradition von Ernst Abbe gerecht wird.
Prof. Bliedner bei der aktionsreichen Vorstellung der Schwerpunkte in der Ausbildung und Forschungsaktivitäten:
Ergänzungen zum Einführungsvortrag erfolgten durch Frau Möhwald zum Thema „Mittelstand 4.0 -Kompetenzzentrum Ilmenau“ und der „3D-Modellfabrik“, sowie durch eine kurze Einführung in die Anwendung von UKP-Lasern für das Freiformen komplexer Geometrien optischer Bauelemente, finishen und glätten von Glasmaterialien. Ausprobieren, Anwenden, Handhaben sind Schlagworte für die Vorbereitung der Digitalisierung in Unternehmen. Geleitet von der TU Ilmenau und Mitgliedern wie der EAB Jena, werden regionale Unternehmen bei der Umsetzung von Lösungen für konkrete Probleme in den Betrieben beraten und unterstützt. Ein besonderer Schwerpunkt bildet hierbei natürlich die Kompetenz für Laseranwendungen und optische Technologien. Innovative Zielstellungen sind Hauptbestandteil der Projekte von Prof. Bliedner und seiner Gruppe, von denen beispielhaft drei hier genannt sind: Instandsetzung; Schichtfunktionalisierung und Geometrieänderungen mittels Laserauftragsschweißen ; 3D-Druck großvolumiger Bauteile aus Kunststoffen und auch die 3D-Reichweiten-Modulation in der Tumorbehandlung werden in Zukunft die Projektinhalte prägen.
Instandsetzung durch Laserauftragsschweißen an Schneidwerkzeugen und Einsatz der Laserlithografie für das Rapid Prototyping spezieller Teilekonfigurationen:
Um die anspruchsvollen Forschungsziele zu erfüllen sind eine gute Laborausstattung und qualifizierte Mitarbeiter die beste Basis. Davon konnten sich die Teilnehmer bei einer anschließenden Führung überzeugen. Die Ausstattung dient nicht nur den Forschungszwecken, auch die Studierenden profitieren davon und werden bereits im Grundstudium in die Anwendung von Lasertechnologien praktisch herangeführt.
Passgenaue flexible Laseranlagen für die Produktion
Das ist der Anspruch dem sich die Jenoptik Automatisierung GmbH verschrieben hat. Vom Leiter des Kundenapplikationszentrum Laser Processing Herrn Griebel begrüßt, standen zunächst allgemeine Informationen wie Firmengründung und Entwicklung im Vordergrund. Ein besonderes Plus bei der Anwendung von Fertigungsprozessen, wie dem Laserschneiden, -schweißen oder auch –perforieren wird im berührungslosen und flexiblem Arbeiten gesehen. Werkzeugverschleiß und aufwendige Nachbearbeitung entfallen. Das ist eigentlich eine altbekannte Weisheit in der Lasermaterialbearbeitung, in der maschinellen Umsetzung für konkrete und komplexe Bauteilformen sieht es in der Praxis oftmals anders aus. Die Vorteile des Lasers können nicht voll ausgeschöpft werden. Im Applikationszentrum werden Lösungsansätze vorgestellt, die es dem Kunden ermöglichen eine maßgeschneiderte Lasermaschine zu bekommen. Ein Großteil der Abnehmer der Lasermaschinen von Jenoptik AT lässt sich deshalb auch gerade in Branchen wie der Automobilindustrie finden, wo jeder einzelne Kunde in Zukunft sein individuelles Modell haben möchte. Und das muss natürlich auch unter wirtschaftlichen Aspekten produziert werden. Schneller Produktwechsel durch automatisierte Vorrichtungs- und Werkzeuganpassung in sehr kurzer Zeit, vollständige Prozesskontrolle, sowie schnelle Reaktion und Anpassung an Bauteilabweichungen führen zu neuen Gestaltungsfreiheiten im Fahrzeugdesign. Eine kompakte Bauweise minimiert den Platzbedarf vor Ort. Im Applikationszentrum können Interessenten und Kunden sich gern einen persönlichen Eindruck von der Vielfalt der Laseranwendungen verschaffen.
Herr Griebel bei der Erläuterung der besonderen Vorteile der individuell für jeden Kunden entwickelten Lasermaschinen:
Ernst Abbe und sein Wirken in Jena
Einen ganz anderen Blickwinkel auf die Stadt Jena und das Wirken Ihres Mäzens Ernst Abbe konnten die Teilnehmer am Abend gewinnen. Frau Gößner von der Studienorganisation der EAB referierte mit ansteckender Begeisterung über den großen Einfluss von Abbe auf die wissenschaftliche Entwicklung der Universität, seine Verbundenheit mit Carl Zeiss und Otto Schott, aber auch seine engagierte Arbeit als Sozialreformer, die das heutige Jena nachhaltig geprägt haben. Gastgeber und Mitglieder des LVBB diskutierten noch länger über den gelungenen und fachlich interessanten Tag. Es zeigte sich, was in vielen Gesprächen zum Abschluss bei einem gemütlichen Ausklang zum Ausdruck gebracht wurde: Auch außerhalb der Lasertechnik gibt es sehr viele Gemeinsamkeiten.
Tag 2 Forschung für die Fügetechnik und Werkstoffprüfung - IFW Jena
Gegründet vor 25 Jahren von Namensgeber Prof. Köhler, stellt das Institut einen Schnittpunkt zwischen Schweißen, Thermischem Schneidprozess und insbesondere der Vielfalt der Lasermaterialbearbeitung dar. Unter Einbeziehung der gesamten Fertigungskette hat sich eine breite Vielfalt der Forschungsthemen ausgebildet. Das Institut ist eine außeruniversitäre, selbstständige und gemeinnützige Industrieforschungseinrichtung, die sich gleichzeitig auch der schweißtechnischen Ausbildung und Qualifizierung verschrieben hat. Aufgaben und Struktur, sowie wesentliche Forschungsprojekte, wurden in Vertretung des Geschäftsführers Dr. Jahn von Herr Dr. Dahms vorgestellt. Forschungsschwerpunkte sind Ultrakurzpuls- und CO2-Laserbearbeitung, Verfahren der additiven Fertigung, Diffusionsschweißen, Schweiß - und Lötverfahren, Klebtechnik sowie die Werkstoffforschung und der Themenkomplex Industrie 4.0.
Als ausgewiesener Spezialist und Ansprechpartner für das Diffusionsschweißen, konnte Dr. Dahms natürlich auch während der Besichtigung der Laboratorien mit fachlichem know how überzeugen: „Wir können nicht nur Laserschneiden und -schweißen, sondern auch aus den unterschiedlichsten Pulverarten, Mischungen und generierte Teile erzeugen. Innovative Anwendungen der Diffusionsfügetechniken führen z.B. zu komplexen Werkzeugen. Ein Beispiel ist das FO – Vorhaben „Diffmold / Metallurgie“. Die Einbeziehung von Simulationsverfahren in die Fertigungskette für die frühe Gestaltung und Auslegung von Temperierkanälen und die Qualifizierung des Diffusionsprozesses stehen im Fokus. Die Untersuchung von Fehlstellen, die Qualifizierung von Prüfverfahren z. B. zur Detektion von Poren in laserstrahlgeschmolzenen Bauteilen, stehen in engem Zusammenhang mit der Optimierung der mechanischen Eigenschaften von generierten Bauteilen.
Dr. Dahms demonstriert die Formenvielfalt und die freien Gestaltungsmöglichkeiten an Hand von Beispielteilen:
Im Anschluss führte Dr. Martin Kahle in die Möglichkeiten der Behandlung schwer zu bearbeitender Materialien ein. Ihm gelang es, selbst die Experten der Lasertechnik zu überraschen.
Dr. Kahle: „Wir können nicht nur Löcher in ein Glasrohr schneiden, sondern auch das Glasrohr in eine Spirale verwandeln“
Neben dem etablierten Blechschneiden, hat sich das IFW natürlich auf die Werkstoffe konzentriert, die die Branchen in und um Jena prägen, wie Herr Thomas Schmidt berichtete. Hohe Schnittqualitäten an Glasbauteilen und Keramiken sind auch das Ergebnis der Ausrichtung in eine qualitätsbewusste Forschung, bereits zu Beginn der Projektphasen, so dass auch temperaturempfindliche Komponenten und Werkstoffe mit hohem Ausdehnungskoeffizienten bearbeitet werden können. Hierfür steht ein speziell umgebauter Nanosekunden-CO2-Laser zur Verfügung. Und selbst bei konventionellen Fügeverfahren, wie dem Kleben, sind innovative Lasertechnologien in den Prozess integriert worden. Durch laserstrukturierte und/oder laserbehandelte Oberflächen lassen sich Beständigkeit und mechanische Eigenschaften von Klebungen verbessern und damit die Integration von geklebten Kunststoffbauteilen in Systemen mit unterschiedlichsten Werkstoffkombinationen ausnutzen. Die Reproduzierbarkeit und lange Lebensdauer ist jedoch nur möglich, wenn die Oberflächen mitspielen. Eine Herausforderung für Verbundwerkstoffe, bei denen der Oberflächenzustand wesentlich durch den Herstellungsprozess geprägt wird.
Mit einer kleinen Busrundfahrt über das Campusgelände des Beutenberg, mit den vielfältigsten Forschungseinrichtungen und Institutionen, näherten wir uns dem letzten Ziel des Anwendertreffens, der Asphericon GmbH.
Asphären und asphärische Systeme vom Spezialisten
Die physikalischen Grundlagen und die Vorteile von asphärischen Linsen und Systemen sind grundsätzlich bekannt. Was jedoch die Anforderungen an Präzision und Qualität in der Fertigung betrifft, so müssen diese den deutlich besseren Abbildungseigenschaften auch standhalten. Frau Dr. Ulrike Fuchs begrüßte uns mit einem kurzen Rückblick in die Gründungsgeschichte von Asphericon. Aus der Idee eines Informatikstudenten, seine eigenen Projekte aus der Diplomarbeit zu verwirklichen und nicht anderen zu überlassen, wurde die Geburtsstunde der Firma. Den Einfluss der Informatik spürt man sofort in der Fertigungshalle. Modernste Fertigungstechnologien in Kombination mit motivierten, hochqualifizierten Mitarbeitern, präzisester Messtechnik und hohe Qualitätsstandards sorgen dafür, dass Asphericon weltweit Kunden beliefern kann. Mit Stolz verwies Frau Dr. Fuchs auf die erfolgreiche rechnergestützte Qualitätsüberwachung: „Industrie 4.0 haben wir bereits mit der Gründung von Beginn an eingeführt“. Ohne eine kontinuierliche Weiterentwicklung von Steuerungssoftware und Technologien, wie der CNC-Bearbeitung bis zum High-End Finishing, der anschließenden Vermessung und Beschichtung, ist ein immer höherer Qualitätsanspruch an die Produkte nicht machbar. Das Asphericon dabei auch unkonventionelle Wege geht, stellt die Entwicklung und Nutzung von Ausbildungssoftware dar, die insbesondere für Quereinsteiger einen zügigen Einstieg in die Maschinenbedienung gestattet. Die konsequente, kontinuierliche Ausbildung und Qualifizierung garantiert einen breiten, weltweiten Kundenstamm. Und ein ganz besonderer Kunde ist die Raumfahrt. Im Jahr 2016 berichtete der Gründer Sven R. Kiontke: „Unsere Linsen stecken in der Kamera des Marsexpress, die Echt- und Falschfarbenbilder des Roten Planeten liefert. Dass mit Hilfe unserer Produkte die Bilder entstehen, aus denen wir heute über den Mars lernen können, macht uns sehr stolz“. Quelle: /https://www.asphericon.com/presse/vom-start-up-zum-technologiefuehrer-jubilaeum-15-jahre-asphericon/
Zwei Tage gehen schnell vorbei. Ein abschließendes gemeinsames Mittagessen im Schatten des Planetariums gab Raum für ein erstes Resümee der Teilnehmer, das durchgängig sehr positiv ausfiel, die Lust auf „Mehr Jena“ ist geweckt.
Weitere Informationen und Kontakte :
Für diejenigen die zum Anwendertreffen verhindert waren und diejenigen, die von der Laserforschung noch mehr wissen wollen, gibt es als Option die Teilnahme an der 11. Lasertagung in Jena:
https://www.lasertagung-jena.de/
Dr. Kay Schuster
ABT : Faserforschung und –technologie / AG Optische Fasertechnologien
email: kay.schuster(monkey-tail)leibniz-ipht(dot)de
Prof. Dr.-Ing. Jens Bliedtner
FACHBEREICH SCITEC – PRÄZISION-OPTIK-MATERIALIEN-UMWELT
email: Jens.Bliedtner(monkey-tail)eah-jena(dot)de
https://www.kompetenzzentrum-ilmenau.digital/
Dipl.-Wirt.-Inf. Constance Möhwald
email:moehwald@kompetenzzentrum-ilmenau.de
https://www.jenoptik.de/produkte/laser/laserapplikationen-lasermaterialbearbeitung
Bericht: Prof. Dr. Sonja Eckhardt