VDI nachrichten, 27.6.2003
Licht als Werkzeug kennt kaum Grenzen. Das zeigte die Messe Laser 2003, die gestern in München nach vier Tagen zu Ende ging. Die Leitmesse, die alle zwei Jahre stattfindet, verbreitete Optimismus und zeigte zahlreiche neue Anwendungen. Laser schneiden, schweißen, messen und beschriften: Ob in der Fertigungsindustrie oder Chirurgie, in der Messtechnik oder Mikroelektronik – kaum ein Werkzeug hat ein derart breites Anwendungsspektrum wie der Laser. Und während in der Medizin der Laser bereits zum Synonym für moderne Behandlungsmethoden und für die minimalinvasive Chirurgie avancierte, hat die deutsche Fertigungsindustrie den Laser als Werkzeug entdeckt, wie die Messe Laser vom 23. bis 26. Juni deutlich machte. Rund 19000 Besucher kamen dazu nach München.
Für die Anbieter solcher Systeme – die deutschen Hersteller dominieren den Weltmarkt mit einem Anteil von rund 40 % – bedeutet das in den sonst eher schwierigen Zeiten strahlende Aussichten. Mit zweistelligen Wachstumsraten zeigt sich die Branche denn auch insgesamt optimistisch. So prognostiziert die im schweizerischen Tägerwilen ansässige Unternehmensberatung Optech Consulting dem Weltmarkt für Lasersysteme für die Materialbearbeitung einen kräftigen Zuwachs. Der soll von derzeit rund 4 Mrd. ¿ (2002) auf knapp 7 Mrd. € (2006) anwachsen, bis Ende dieser Dekade sogar auf über 10 Mrd. €.
Schneiden und Schweißen machen hierbei weiterhin die größte Einzelanwendung aus. Doch werde allein der Markt für die Mikro-Bearbeitung bis 2010 explodieren und sich auf rund 4,5 Mrd. € annähernd vervierfachen. Insgesamt sieht Optech-Geschäftsführer Arnold Mayer bislang nur erst die Hälfte des Anwendungspotenzials für Laser erschlossen.
Spätestens seit im neuesten Bond-Streifen „Stirb an einem anderen Tag“ robotergesteuerte Laserstrahlen harte Diamanten fein säuberlich bearbeiten, sind Laser als faszinierende Präzisionswerkzeuge auch in der Öffentlichkeit bekannt. Von den acht Schwerpunktbereichen der Laser 2003 gehörte „Laser in der Fertigung“ traditionell zu den Highlights. Zusammen mit Produkten und Anwendungen der Medizin, der optischen Messtechnik und Sensorik oder auch dem Laser-Imaging präsentierten insgesamt 846 Aussteller den aktuellen Stand der Technik.
Präzision, Flexibilität und Zuverlässigkeit sind Forderungen, die Elektronikproduktion und Feinwerktechnik mehr denn je an die Fertigung stellen. Vor diesem Hintergrund entpuppt sich der Laser immer öfter als ideales Werkzeug. So entwickelten das Bayerische Laserzentrum (BLZ) in Erlangen und der Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT) der Uni Erlangen eine feinwerktechnische Anwendung, bei der das Laserlicht Mikrostrukturen in maßgeschneiderte Oberflächen einarbeitet und dabei selektiv einstellbare elektrische, optische, mechanische oder tribologische Eigenschaften erzeugt.
Erstmals öffentlich gezeigt wurde auch das Laserstrahl-Tröpfchen-Schweißverfahren (Laser Droplet Welding) für hauchdünne Metallfolien, die das BLZ im Rahmen eines EU-Projektes unter anderem mit den Firmen Philips und Trumpf für Anwendungen in der Mikromechatronik entwickelte. So gelang es, etwa 13 mm dünne Silberfolien auf eine nur 10 mm dünne Silberschicht zu schweißen.
Das Verfahren arbeitet berührungsfrei und schießt mit Hilfe des Laserimpulses einen Schweißtropfen exakt definierter Energiedichte auf die Verbindungsstelle. Das Besondere daran: Auch stark reflektierende Materialien lassen sich damit hochtemperaturfest verbinden und das bei verhältnismäßig geringer Wärmebelastung der beteiligten Materialien.
Bei Kunststoffen ergibt sich neben dem Schneiden oder Beschriften mittels Laser nun ein neues Anwendungsfeld, dass hohes Wachstumspotenzial verspricht: das Verschweißen von Kunststoffen. Das Prinzip beruht auf der Absorption der Strahlwärme im Kunststoff. Unterschieden werden die Verfahrensprinzipien Stumpfstoß-Schweißen mit zwei absorbierenden Materialien, sowie Durchstrahlschweißen, bei dem der eine Materialpartner für den Laserstrahl transparent und der andere absorbierend ist.
Bisher konnten mit dem Durchstrahlschweißen großtechnisch nur maximal handtellerkleine Kunststoffflächen zuverlässig miteinander verbunden werden. Doch, so zeigte die Sonderschau „Photons in Production” erstmals, mit Hilfe neuer Strahlquellen und Ablenksysteme können auch große Flächen verschweißt werden. Demonstriert wurde das Verfahren des Anbieters Laserquipment aus Erlangen mit einem robotergeführten 150-W-Diodenlaser des Schweizer Herstellers Sisba Optik. Aber auch andere Festkörperlaser mit hoher Strahlqualität lassen sich verwenden.
Ohnehin hat sich der Laser in der gesamten Fahrzeugproduktion heute einen festen Platz erobert. YAG-, Dioden- oder CO2-Laser schweißen und schneiden Stahl, Aluminium und Blech für die Karosserie oder bearbeiten Verbundwerkstoffe im Interieur. Laser mit kurzen Pulsen bohren feinste Kühl- und Schmierlöcher. Komplette Fertigungsanlagen zeigte u.a. die Sitec Industrietechnologie aus Chemnitz.
Doch Laser schweißen nicht nur Fahrzeugkarosserien, sondern auch hochsensible Kleinstkomponenten. Werkzeuge zum Verschweißen von Mini-Sensoren zeigte in München z.B. die Hamburger Rofin Sinar Laser, während die Jenoptik Automatisierungstechnik Anlagen für das Verbinden thermoplastischer Werkstoffe vorstellte.
Die zunehmend geforderte Teilerückverfolgbarkeit führt zu weiteren Geschäftsfeldern: Dazu zählt das Beschriften etwa von Werkstücken aus Metall, Kunststoff und Keramik, aber auch von beschichteten Materialien und kleinsten elektronischen Bauteilen. Zudem erweist sich die Behandlung von Oberflächen mit dem Laser als Alternative zu klassischen Verfahren wie Entlacken und Reinigen, denn Hilfsstoffe sind nicht nötig.
In der Qualitätssicherung dient der Laser als optisches Messwerkzeug, etwa bei der Inspektion von Oberflächen. Durch Scannen der Rohkarosse werden Beulen, Dellen oder Welligkeiten erkannt und aufwändiges Nachbearbeiten nach dem Lackieren vermieden. Optische Komponenten und Systeme hierfür zeigten unter anderem die Hersteller Eschenbach Optik aus Nürnberg, Viaoptik aus Wetzlar oder auch die Steinbichler Optotechnik aus dem bayerischen Traunstein. B. ROSE/CIU
Laser und Optik: Anwendungen wie dieses Modell zur Demonstration vergüteter Linsen sorgten in München für Gesprächsstoff. Foto: Messe München/flohagena.de
Gebündelte Energie lässt die Funken sprühen: Laser erobern als flexible Werkzeuge immer mehr Einsatzbereiche, wie hier beim Schweißen von Blechen. Die Fertigungstechnik war deshalb auf der Messe Laser ein Schwerpunktthema. |
