Zentrum für digital vernetzte laserbasierte Fertigung (ZDF-Laser)
Im Projekt ZDF-Laser (Zentrum für digital vernetzte laserbasierte Fertigung) hat die Technische Hochschule Aschaffenburg ein Zentrum für Lasertechnik und Photonik aufgebaut und damit Raum für die interdisziplinäre Forschungsarbeit zur Digitalisierung der Produktion geschaffen. Anwendungsgebiete für die laserbasierte Fertigung sind unter anderem die Automobiltechnik, die E-Mobilität sowie die Medizin- und Feinwerktechnik. Geleitet wurde das Projekt von Prof. Dr. Ralf Hellmann.
Herausforderung
Photonik ist eine Schlüsseltechnologie der Digitalisierung und der Produktionstechnik. Neue photonische Werkzeuge und Prozesse wie Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) werden dabei entweder in konventionelle Prozessketten integriert, oder sie ermöglichen komplett neue Fertigungsabläufe, die mit konventionellen Ansätzen nicht realisierbar wären. Oft überwinden sie auch Qualitätshindernisse bisheriger Verfahren. Darüber hinaus können photonische Prozesse mit anderen Fertigungsmethoden kombiniert werden, um die gesamte Prozesskette zu optimieren. Anwendungen von UKP-Lasern stehen aktuell besonders im Fokus, da sie das Potential der Lasermikrobearbeitung enorm erweitern. An der TH Aschaffenburg laufen bereits zahlreiche Projekte, etwa zur laserbasierten Fertigung mikrofluidischer 3D-Strukturen oder zur Mikrobearbeitung von medizinischen Kathetern und von Keramik-Metall-Verbundwerkstoffen.
Ziele und Vorgehen
Ziel des Projekts ZDF-Laser war es, diese Projekte in einem Zentrum für digital vernetzte, laserbasierte Fertigung zusammenzuführen. Das Zentrum erweitert die Möglichkeiten zur Bearbeitung anwendungsorientierter Forschungsfragen und generiert somit anwendungsbereites, prozess- und funktionsbezogenes Wissen. Unter anderem spielen die 6D-Bearbeitung sowie die effiziente Flächenglättung mit einem CO2-Laser mittlerer Leistung aus Forschungssicht eine zentrale Rolle für die Weiterentwicklung der Technologie. Nach Beschaffung und Erprobung der einzelnen Maschinen wurden sie vernetzt und ihr Zusammenspiel in der Prozesskette validiert. Die neue Anlage wurde Mitte 2023 vollständig in Betrieb genommen.
Innovationen und Perspektiven
Das Vorhaben ist als strukturbildendes Investitionsprojekt mit regionaler und überregionaler Ausstrahlung einzustufen. Es generiert einen Mehrwert in Forschung, Technologietransfer und Ausbildung, sowohl in Bezug auf die UKP-Technologie als auch auf Fragestellungen von Industrie 4.0. Insbesondere in der Glasbearbeitung und Herstellung von Mikrooptiken werden neue, bislang nicht erzeugbare Geometrien und damit Funktionen ermöglicht. Darüber hinaus schafft das Zentrum neue Möglichkeiten im Kontext digitaler Arbeitswelten und innovativer Aus- sowie Weiterbildungskonzepte im Bereich Digitalisierung und Produktionstechnik. Ein Transfer der Erkenntnisse und erweiterte Anwendung der Anlagentechnik auch für andere Werkstoffe wie Keramik oder Supraleiter ist vorgesehen.