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Laser lassen Industrie immer mehr strahlen

Von: THorsten Karbach
Letzte Aktualisierung:
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Mittels Laser kommt die Fertigung weiter in Schwung: Markus Rütering von Laserline kennt die Chancen und Grenzen. Foto: Andreas Steindl

Aachen. Diese Veranstaltung hat eine enorme Strahlkraft: Zum zehnten Mal treffen sich Laserhersteller und Laseranwender auf Einladung des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT in Aachen. 627 Teilnehmer aus aller Welt zählt der Internationale Laser Technology Congress AKL 2014.

Es ist das führende Forum seiner Art in Europa, und das Thema in die Industrie aktueller denn je. Warum, erklärt Markus Rütering, Vertriebsleiter Asien der Laserline Gesellschaft für Entwicklung und Vertrieb von Diodenlasern mbH aus Mülheim-Kärlich, dem führenden Hersteller dieser Technologie.

Wo wird Lasertechnik in der industriellen Praxis eingesetzt?

Rütering: Wenn man industrielle Praxis als Anwendung definiert, bei denen Laser regelmäßig, seit einigen Jahren und weit verbreitet genutzt werden, könnte man eigentlich sagen: fast überall.

Aber wo denn genau?

Rütering: Es fällt einem zuerst die Automobilindustrie mit allen Zulieferern ein. Von der Karosse, in der Regel noch aus Blech, die geschweißt und gelötet wird, über Anwendung in den Motoren zum Härten und Beschichten, die lasergeschweißten Getriebe, bis hin zu verschiedensten Schweißaufgaben im Bereich Kunststoffe, hier als augenfälliges Beispiel der Schlüssel. Die Elektronik wird mittels Laser gegen das Eindringen von Wasser und Staub geschützt. Bei anderen Transportmitteln wie Zug, Flugzeug und Schiff werden Laser unter anderem dazu eingesetzt die Strukturen aufzubauen. Es geht weiter mit dem Werkzeug- und Formenbau, bei dem Laser im Bereich Beschichten, Reparieren und Oberflächenbearbeitung eingesetzt werden. Die gesamte petrochemische Industrie setzt bei der Suche nach Öl und Gas auf Laserverfahren zur Reparatur und zum Verschleißschutz von Bohrwerkzeugen.

Das ist wirklich fast überall...

Rütering: Und es geht weiter: Die Elektronikindustrie, für alles, was ein Display hat, vom Smartphone bis zum Fernsehen, verwendet Laser. Diese Liste lässt sich noch in einigen Bereichen fortsetzen. Es vergeht heute kein Tag, ohne mit Produkten in Berührung zu kommen, die mit dem Laser hergestellt sind. Laser beschriften den Rasierapparat, haben das Auto auf dem Weg zum Flughafen gefügt, die Turbinenschaufeln des Flugzeugs repariert, die Spritzgussform des Telefons auf dem Weg zum Meeting bearbeitet, die Lampe vom Projektor in der Präsentation verschmolzen, das Blech für den abendlich genutzten Kochtopf geschnitten, die Verpackung der Lebensmittel für die Mahlzeit perforiert und schlussendlich die Kontakte der elektrischen Zahnbürste geschweißt und noch vieles dazwischen.

Wo sehen Sie noch Potenzial?

Rütering: Auch hier, ohne überheblich klingen zu wollen: fast überall. Der Laser war vor 20 Jahren ein Werkzeug, welches teilweise eingesetzt wurde, um „einen Laser zu haben“. Heute ist es ein Werkzeug, welches sich gegen andere Fertigungsverfahren durchsetzen muss, sei es durch bessere Qualität, durch niedrigere Kosten des Produktes, durch Einsparungen von Chemie oder anderen Umwelteinflüssen, um nur einige Beispiele zu nennen. Und gerade hier sehen wir die Chance von Lasern, oder speziell Diodenlasern. Der Wirkungsgrad, also das Verhältnis der aufgenommenen Energie aus der Steckdose zu der Energie die im Bearbeitungsprozess landet, betrug vor zehn Jahren in der Regel für alle Laser noch um die drei bis zehn Prozent. Heute sprechen wir von knapp 50 Prozent Wirkungsgrad.

Was bedeutet das?

Rütering: Das spart Energie und damit CO2-Ausstoß und bietet auf der Kostenseite jetzt Optionen, die bis vor einiger Zeit noch nicht bestanden. Dazu kommen immer neue Entwicklungen von Applikationen und Prozessen, wie hier in Aachen mit den Fraunhofer Instituten, bei denen wir heute unter der oben genannten Definition noch nicht von industrieller Praxis sprechen können. Der Laser übernimmt immer mehr Aufgaben in der Fertigung und Produktion, die konventionelle Verfahren bisher gelöst haben, erweitert damit sein Anwendungsfeld und hat weiteres Potenzial. Wenn man die Zahlen von klassischen Werkzeugmaschinen und Laseranwendungen über die letzten ca. 20 Jahre vergleicht, ist der Einsatz von Lasern global um den Faktor Sieben gewachsen während die klassischen Fertigungsverfahren eher stagnierten. Mit den Weiterentwicklungen der Lasertechnik lässt sich hier noch weiteres Wachstum erwarten.

Wo sind noch die Grenzen der Lasertechnologie?

Rütering: In der Schweißtechnik sind wir zum Beispiel auch nicht in der Lage, aus schlecht vorbereiteten Teilen gute Produktionsteile zu machen. Der Laser ist ein präzises Werkzeug, welches manchmal einfach nicht zu den Bauteilen passt, die eher ungenau sind. Der Einsatz eines Lasers ist eine relativ hohe Investition, die sich manchmal nur über eine größere Produktionsmenge amortisiert. An der verfügbaren Leistung von Lasern wird es nicht scheitern. An der Präzision in der Regel auch nicht. Ein Laser kann auf eine Bearbeitungsfläche von wenigen Mikrometern fokussiert werden.

Welche Verbesserungen werden diese Grenzen verschieben?

Rütering: Wir sprechen hier von Weiterentwicklungen für die Lasertechnik, also den Geräten, aber auch die begleitende Sensorik und sicherlich auch von Werkstoffen. Wir haben ein Augenmerk darauf, die Laser einfacher zu gestalten, damit am Ende die Investitionen für die Kunden zu senken. Der Wirkungsgrad ist für Laserline ein sehr wichtiger Punkt, den wir weiter verbessern wollen, um uns allein schon mit diesen beiden Punkten mehr Kunden zu öffnen. Weitere Schritte sind unter anderem die Digitalisierung der Fertigung, sprich die direkte Erstellung eines Produktes durch Generieren mittels Laser direkt aus dem Computer ohne weitere Werkzeuge, Formen, Vor- und Nacharbeiten.

Wie funktioniert dies?

Rütering: Der Konstrukteur erstellt ein digitales Produkt und überträgt die Daten an ein Lasersystem. Dieses erzeugt zum Beispiel aus Metallpulver in einem Schmelzverfahren direkt ohne Zwischenschritte das Bauteil. Diese 3D-Printing genannte Technik steht an der Schwelle zur umfassenden industriellen Nutzung und wird viel bewegen, eines der spannenden Themen mit denen wir uns beschäftigen.

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