Das  Laserschweißen von Kupferwerkstoffen stellte schon immer eine große Herausforderung dar, diese Aussage ist hinlänglich bekannt. Umso mehr stellen neue Lasersysteme in den Wellenlängen-bereichen des sichtbaren Lichtes, bei denen die Absorption auf der Oberfläche eindeutig günstiger ist,  wirtschaftliche Lösungen in Aussicht. Frau Stefanie Bisch von der  TRUMPF Laser- & Systemtechnik GmbH stellte die neuesten Ergebnisse zur Anwendung beim Schweißen von Kupferwerkstoffen  im grünen Wellenlängenbereich vor.

Die Frage, warum gerade  sichtbare  und insbesondere der grüne Wellenlängenbereich im Fokus  neuer Untersuchungen für das Schweißen von Kupferwerkstoffen stehen, leitet sich aus der Problematik des Absorbtionsverhaltens und problematischer Schweißergebnisse ab, wie z. B. Auswürfe, Spritzer, ungleichmäßige Schweißpunkte  u. a. Ungänzen.  Sie setzen sowohl die Festigkeit der Verbindungen herab, aber  beeinträchtigen auch das  äußere Erscheinungsbild. Von  der Trumpf GmbH wurde für diesen Einsatz ein  Scheibenlaser für den grünen Wellenlängenbereich entwickelt, vom Aufbau her mit den üblichen Lasersystemen vergleichbar. Frequenzverdopplung, Stabilisierung der Polarisation und spektraler Eigenschaften führten bereits zu einem  ausgezeichneten optischen-zu-optischem Wirkungsgrad von über 55%. Ein weiterer positiver Aspekt für die Wirtschaftlichkeit ist die bei Versuchen mittels Wärmeleitschweißen festgestellte Unabhängigkeit von der Oberflächenvor-bereitung gegenüber Infrarotstrahlern auf Grund der ebenfalls verbesserten Einkopplungsbe-dingungen und Strahlqualität. Weitere Ergebnisse von Testschweißungen zum Übergang von Wärmeleit-  zum Tiefschweißen oder auch von Kontaktierungen aus Kupfer auf Keramik, ohne diese zu schädigen, weisen auf eine breite Einsatzpalette und Anwendungsmöglichkeiten der Lasersysteme hin.  Mit einem abschließenden Ausblick auf zukünftige erreichbare Einschweißtiefen, wie 2,5 mm bei  bis zu 3 kW- Laserleistung und Beispiele aus der additiven Fertigung für die  freie Formerzeugung, beendete Frau Bisch ihre Ausführungen. Im Bayrischen Laserzentrum in Erlangen ist mittlerweile eine Prototypenanlage aufgebaut worden, die auch Externen bei Interesse zur Verfügung steht.

Die Pausenzeit für die Umrüstung der Vortragstechnik wurde von den Teilnehmern rege genutzt, um Fragen zu stellen und Kontakte zu Knüpfen.

Mit Spannung wurde der zweite Vortrag erwartet, Begriffe wie Hochrate-Lasermikrobearbeitung, Ultrakurzpuls-Lasersysteme oder auch Funktionalisierung von Oberflächen für verschiedenste Anwendungen werden  von Fachleuten sehr schnell mit dem Laserinstitut Hochschule Mittweida in Verbindung gebracht. Bereits 2017 im Rahmen eines  Anwendertreffens konnten sich die Mitglieder des Laserverbunds  über die Forschungsergebnisse und technologischen Innovationen vor Ort überzeugen. Die Anwendungsbereiche der Lasermikrobearbeitung nehmen heute ein breites Feld ein, umso mehr finden neue spezifische Einsatzgebiete für die Funktionalisierung der Oberflächen, verbunden mit Spezialeffekten oder auch die Schaffung optimaler Bedingungen für komplexe technologische Abläufe  Zuspruch. Hierfür bieten sich die hochrepetierenden Ultrakurzpuls-Lasersystemen sehr hoher mittlerer Laserleistung an, mit denen sich der Einfluss der Bestrahlungsparameter auf den Abtragprozess auswerten lassen. Fragen, wie können das Benetzungs- oder optisches Verhalten positiv angepasst werden, waren und  sind das Ziel einer Reihe von Untersuchungen.

Für eine Vielzahl von Anwendungen steht nun auch ein leistungsfähiges Werkzeug bereit, das die Vorteile ultrakurzer Pulse hinsichtlich Präzision, Genauigkeit und Effizienz mit dem industriellen Anspruch nach kurzen Prozesszeiten vereint. Erste Untersuchungsergebnisse zur hochrepetierenden Ultrakurz-puls-Laserbearbeitung zeigten aber auch, dass nicht bekannte Effekte den Bearbeitungs-prozess beeinflussen und weiterer Gegenstand der Forschung sein müssen. Hierzu zählen z. B. Wärmeakkumulation oder die Wechselwirkung nachfolgender Pulse im Laserstrahlwirkbereich.  An Hand überzeugender,  bionisch geprägter Bearbeitungsbeispiele, wie strömungseffizienter Ribletstrukturen, die Herstellung wasserabweisender Oberflächenstrukturen bekannt als Lotoseffekt, oder die großflächige Erzeugung von mikroskopisch kleinen lichtbeugenden Oberflächentexturen für Regenbogenfarben, demonstrierte Dr. Schille die Vielseitigkeit und Anwendungspalette in der Praxis. Mit extrem hohen Scangeschwindigkeiten, die mit Hilfe der eigens am Laserinstitut Hochschule Mittweida entwickelten Polygonspiegel-Scantechnik erreicht werden, lassen  sich  nachteilig auswirkende Wechselwirkungsphänomene nahezu vollständig unterdrücken.

Das Potenzial der Hochgeschwindigkeits-Laserverfahren als Schlüsseltechnologie ist noch lange nicht ausgeschöpft. Weitere Beispiele die vorgestellt wurden, nutzen das 3D-Abtragen für die Herstellung reibwerterhöhend wirkender Schmelzstrukturen, sogenannter Aufschmelzungen oder werden für das Hochrate-Bohren von Mikrolöchern in Silizium eingesetzt, mit dem Ergebnis einer wesentlichen Verbesserung der Güte. Kürzere Bearbeitungs- und Prozesszeiten tragen zur Wirtschaftlichkeit bei, die den Einsatz aufwendiger Systeme rechtfertig.