Ausstattung

Laserquellen

Ultrakurzpuls-Laser-Mikrobearbeitungsanlage.
© Fraunhofer IWS/Jürgen Jeibmann
Ultrakurzpuls-Laser-Mikrobearbeitungsanlage.
  • Breites Spektrum an kurz- und ultrakurzgepulsten Strahlquellen für unterschiedliche Anwendungen in der Hochpräzisionsbearbeitung und Oberflächenstrukturierung sowie Reinigungsanwendungen und das Feinschweißen
    • 266 / 355 / 532 / 1064 nm
    • Pulsdauern von 250 fs bis 2000 ns
    • Ausgangsleistungen bis 300 W
  • Gepulste CO2- und CO-Laser für die Bearbeitung Oberflächenmodifikationen, Reinigungsanwendungen und das Papierfügen (Wellenlängen 5,5 µm und 10,6 µm, variable Pulsdauer im µs-Bereich, Laserleistung bis 250 W)

Anlagentechnik

CO-Laseranlage zum Fügen von Papier und  Bearbeiten von Nicht-Metallen.
© Fraunhofer IWS
CO-Laseranlage zum Fügen von Papier und Bearbeiten von Nicht-Metallen.

Unterschiedliche Laseranlagen und Lasermodule von etablierten Anlagenherstellern sowie Eigenentwicklungen für vielfältige Anwendungen und Anforderungen, u. a.:

  • Flexible Hochpräzisionsbearbeitungsanlagen mit variablem Ultrakurzpulslaser, Positioniergenauigkeiten < 10 µm und flexiblem Probenhandling zur Bearbeitung von flächigen und dreidimensionalen Bauteilen
  •  Laserinterferenzstrukturierungsanlagen und -Module (Eigenentwicklung) mit Auflösung bis 150 nm und Prozessgeschwindigkeiten bis 0,9 m²/min
  •  CNC-Vier-Achsen-Positioniersysteme (x, y, z, Rotation) zur Bearbeitung von 3D-Bauteilen, Auflösung: 0,5 µm, x/y/z-Scanlänge bis 500 mm, Rotationswinkel: 360°
  •  Großfeldbearbeitung flacher Bauteile bis ca. 1,5 x 1,5 m²
  •  Rolle-zu-Rolle (R2R) System zum Bearbeiten von Bandmaterialien
  •  Rolle-zu-Rolle UV/Hot Embossing System, Folienbreite bis 300 mm, bis 50 m/min (TU Dresden)
  •  Flexible Beam Shaper zur Manipulation von Strahlprofilen
  •  Hochgeschwindigkeits-Strahlablenkungssystem (Polygonscanner mit bis zu 800 m/s) für die Hochrate-Oberflächenbearbeitung
  •  Integrierbare Vakuumkammer ermöglicht die Bauteilbearbeitung unter Vakuum oder definierter Prozessgasatmosphäre
  • AI-Testbench – Vorhersagemodellierung für die Laserpräzisionsfertigung: Kombination von Mikromaterialbearbeitung mit künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen

AI-Testbench – revolutioniert Laserfertigung und Datenerfassung mit KI

Die AI-Testbench ist eine fortschrittliche Lasermikrostrukturierungs-Testanlage, die mit einer KI-gesteuerten Lernplattform gekoppelt ist. Diese Kombination ermöglicht es der Anlage, sich kontinuierlich an verschiedene Betriebsbedingungen anzupassen und optimale Laserparameter für spezifische Aufgaben vorherzusagen. Darüber hinaus ist die Maschine für vollautomatisierte Laserstrukturierung und Messungen ausgelegt. Sie sammelt Prozessdaten, die dann zur Weiterentwicklung von KI-Algorithmen verwendet werden können.

Kombination einer Mess- und zweier Bearbeitungsplattformen, die durch ein Präzisionsachsensystem verbunden sind.
© Fraunhofer IWS
Kombination einer Mess- und zweier Bearbeitungsplattformen, die durch ein Präzisionsachsensystem verbunden sind.

Die AI-Testbench ist speziell für die Generierung umfangreicher Datensätze in der KI-Forschung konzipiert und bietet erstmals die Möglichkeit, Mikrostrukturierung und Topographiemessungen in einer einzigen Maschine zu kombinieren. Sie eignet sich zudem hervorragend für die Konfiguration und Validierung von Sensortechnologien. Die Anlage bietet wertvolle Unterstützung in diversen Anwendungsgebieten:

  • Erzeugung von großen Datensätzen für verschiedene Materialen und Mikrostrukturierung-Technologien für die KI-Forschung
  • Verifizieren von On- und Offline Prozessmessystemen durch Vollautomatisiertes verändern der Laserparameter und Vermessung der resultierenden Oberfläche
  • Optimierung von Prozessen für verschiedene Materialien und Technologien

Kombination einer Mess- und zweier Bearbeitungsplattformen, die durch ein Präzisionsachsensystem verbunden sind.
© Fraunhofer IWS
Kombination einer Mess- und zweier Bearbeitungsplattformen, die durch ein Präzisionsachsensystem verbunden sind.

Hochleistungs-UKP-Laser                                

  • Pulsdauer: 1,6 ps                            
  • Leistung: 300 W
  • Pulsenergie: < 3 mJ
  • M²: < 1,3

Fasergeführter SP-Laser 

  • Pulsdauer: 12 ns – 2000 ns
  • Leistung: 200 W
  • Pulsenergie: > 5 mJ
  • M²: < 5

Technologien

  • Pulsar Photonics FlexibleBeamShaper
  • Polygonspiegelscanner
  • hochdynamischer 3D-Galvoscanner
  • DLIP – Fraunhofer µScan Nano

Sensorplattform

  • Topographie GBS SmartWLI next
  • Glanzmessgerät Zehntner ZGM 1120
  • HSI Kamera
  • Mikroskope

Kombination einer Mess- und zweier Bearbeitungsplattformen, die durch ein Präzisionsachsensystem verbunden sind.
© Fraunhofer IWS
Kombination einer Mess- und zweier Bearbeitungsplattformen, die durch ein Präzisionsachsensystem verbunden sind.
  • Daten für KI: Großangelegte Datensatzsammlung für die Entwicklung von KI-Modellen.
  • KI-Testumgebung: Direktes Testen und Validieren von KI-Algorithmen in einer realen Umgebung.
  • Optimierung und Anpassung: Wir zeigen die Potenziale und Herausforderungen der KI-Integration in Ihren Laserbearbeitungsprozessen auf.

Die Finanzierung für dieses innovative Projekt erfolgte durch die Europäische Union und den Freistaat Sachsen im Rahmen des EFRE.

  • Fördergeber:
    Sächsisches Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr
  • Förderkennzeichen:
    100539703

Datenschutz und Datenverarbeitung

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Analytik und Prozessüberwachung

Freilegen von Glasfasern in Glasfaser-verstärktem Thermoplast mittels CO2 Laser.
© Fraunhofer IWS
Freilegen von Glasfasern in Glasfaser-verstärktem Thermoplast mittels CO2 Laser.
  • Auflichtmikroskope, max. Vergrößerung: 150-fach
  • Unterschiedliche Tribometer, auch für die Prüfung von Gleitlagern, Kraftauflösung: 0,1 µN
  • Weißlichtinterferometer und Konfokalmikroskope, Vertikale Auflösung bis 0,1 nm, Laterale Auflösung bis 140 nm
  • Glanzmessgerät, HSI-Kamera
  • Akustische und optische Sensoren für das Prozess-Monitoring
  • Datenbankbasierte Erfassung von Prozessdaten zur Generierung umfangreicher Datensätze in der KI-Forschung

Hochgeschwindigkeitskamera

  • Hochgeschwindigkeitskameratechnik mit bis zu 400.000 Hz Aufnahmefrequenz, wahlweise mit Mikroskop-Optik
  • Zur Aufklärung schnell ablaufender (Laserbearbeitungs-) Prozesse 
  • Technische Daten: 
    • Bis zu 400.000 Bilder pro Sekunde
    • Vergrößerung bis in den Mikroskopbereich 
    • Ausblenden von störendem Prozessleuchten durch Schmalbandfilter

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Thermografiekamera

  • Thermografiesystem im IR-Spektralbereich von 7,5 bis 14 µm, mit lichtstarker, wahlweise Nahaufnahme-Optik 
  • Zur Aufklärung schnell ablaufender Prozesse mit Wärmeentwicklung 
  • Technische Daten:
    • 1024*768 IR-Pixel – sichere thermische Analyse auch kleinster Strukturen
    • Bis zu 0,02 K thermische Auflösung – rauschfreie Widergabe kleinster Temperaturdifferenzen
    • 30 Hz Vollbild-Aufnahmefrequenz, bis zu 240 Hz bei verkleinertem Bildbereich 

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Labore zur Oberflächenfunktionalisierung

Entwicklung von DLIP-Komplettsystemen für den industriellen Einsatz.
© Fraunhofer IWS
Entwicklung von DLIP-Komplettsystemen für den industriellen Einsatz.

Laserquellen

  • Unterschiedlich ns- und ps-gepulste Festkörperlasersysteme (verfügbare Wellenlängen: 266, 355, 532 und 1064 nm), 0,5 bis 300 W

Anlagentechnik

  • Laserinterferenzstrukturierungsanlagen (Eigenentwicklung), Auflösung bis 150 nm, 0,9 m²/min
  • CNC-Vier-Achsen-Positioniersysteme (x, y, z, Rotation), Auflösung: 0,5 µm, x/y/z-Scanlänge bis 500 mm, Rotationswinkel: 360°
  • Auflichtmikroskope, max. Vergrößerung: 150-fach
  • Tribometer, Kraftauflösung: 0,1 µN
  • Weißlichtinterferometer und Konfokalmikroskope, Vertikale Auflösung: bis 0,1 nm, Laterale Auflösung: bis 140 nm
  • Rolle zu Rolle UV/Hot Embossing System, Folienbreite bis 300 mm, bis 50 m/min (TU Dresden)
  • AI-Testbench – Vorhersagemodellierung für die Laserpräzisionsfertigung: Kombination von Mikromaterialbearbeitung mit künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen.