Einsatz der Lasertechnologie

Deutsche Laser- und Systemhersteller tragen zum Erfolg des Produktionsstandortes Deutschland bei. Nachfolgend ein Überblick über Einsatzschwerpunkte mit themenbezogenem Bildmaterial, das als Download beigefügt ist.

Gründe für den Erfolg des Lasers

Die Erfolgsgeschichte des Lasers begründet sich in erster Linie durch die Vielzahl an Vorteilen, die er gegenüber anderen Fertigungstechniken bietet - seien es technische oder wirtschaftliche. Die Hauptargumente, einen Laser einzusetzen, die sich letztendlich alle in einer Kosten- und Zeitersparnis für den Anwender niederschlagen, liegen in der einfachen Automatisierung, in der hohen Flexibilität, der Präzision, der Produktivitätssteigerung und schließlich dem Innovationspotential dieser Technologie.

Immer höhere Automatisierungsgrade und Durchsatzgeschwindigkeiten in den heutigen Fertigungslinien erfordern Werkzeuge, die diesen Ansprüchen auch unter strikten Kosten- und Qualitätsaspekten Rechnung tragen. Laser sind sehr kompakt in ihrer Bauweise und lassen sich dank standardisierter und moderner Schnittstellen sehr einfach in bestehende Produktionsanlagen integrieren.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Laser berührungslos arbeiten - der Laserprozess unterliegt praktisch keinerlei Verschleiß. Doch das Werkzeug Licht ist nicht nur in punkto Automation extrem flexibel: Durch angepasste Bearbeitungsparameter lassen sich verschiedenste Materialien in unterschiedlichen Stärken und vielfältigen Geometrien ohne nennenswerte Verzögerung bearbeiten. Hohe Prozessflexibilität wird beispielsweise durch den Einsatz eines Lasers erreicht, der innerhalb einer Fertigungsstation sowohl Schneid- als auch Schweißaufgaben übernimmt und beim Laserbeschriften erlauben einfache Programmwechsel ein wirtschaftliches Kennzeichnen selbst bei Losgröße 1. Auch höheren Anforderungen durch Produkttrends wie Miniaturisierung, Individualisierung, Nachverfolgbarkeit oder Qualitätssteigerung trägt der Laser Rechnung: Dank seiner äußerst hohen Präzision lassen sich kleinste Bauteile bei minimalen Wärmeeintrag und bester Reproduzierbarkeit herstellen: Je kleiner die Bauteile, desto mehr kann der Laser seine Vorzüge zeigen.Die Lasertechnologie steht darüber hinaus für ein sehr hohes Innovationspotential: häufig hat der Einsatz dieser Technologie eine erhebliche Verbesserung von Produkteigenschaften zur Folge bzw. ermöglicht überhaupt erst die Realisierung neuer Produkte.

Auch innovative, wirtschaftlichere Produktionsverfahren werden durch den Laser realisiert: So lässt sich heute mit Scheibenlasern Glas mit einer so hohen Kantenqualität schneiden, dass der konventionelle Polierprozess entfällt.

Last but not least ist der Laser dank seiner Eigenschaften ein Garant für Produktivität: Große Losgrößen bzw. Stückzahlen lassen sich äußerst wirtschaftlich realisieren. Mit Beispielcharakter zeigt sich die Leistungsfähigkeit im Wegfall und der Vereinfachung vor- und nachgeschalteter Produktionsschritte durch den Einsatz des Lasers sowie in völlig neuen Konstruktionsmöglichkeiten, z.B. im Bereich des ressourcenschonenden Leichtbaus. Der Laser lässt sich für vielfältige Verfahren einsetzen, z.B. zum Schneiden, Schweißen, Löten, Bohren, Markieren, dreidimensionalen Strukturieren von Formen und Kavitäten. Aufgrund der berührungslosen Materialbearbeitung mit Laserlicht sind Laseranlagen äußerst flexibel einsetzbar.
 

Enorme Anwendungspotenziale

Einsatzbereiche finden sich überwiegend im Maschinenbau, in der Automobilindustrie sowie in der Halbleiter- und Elektronikfertigung. Aber auch in der Medizintechnik, der Verpackungstechnik, der Luft- und Raumfahrt sowie vielen anderen Branchen werden heute die Vorteile des Lasers genutzt. Ob in der Medizin, in der Forschung, in der Messtechnik oder in der Telekommunikation – Laser sind zu einem festen Bestandteil unseres Lebens geworden und viele Dinge, die wir tagtäglich nutzen, würde es ohne Laser so nicht geben.

Mit den ständig zunehmenden Einsatzmöglichkeiten werden auch die Anforderungen an den Laser immer vielfältiger. Um der Fülle der unterschiedlichsten Anforderungen aus der Industrie gerecht zu werden, bedarf es seitens der Laserhersteller einer ebensolchen Bandbreite an Lösungen. Was im Kleinen, für den einzelnen Laser, die verschiedenen Parametereinstellungen sind, mit denen die Anwendung auf das spezifische Material oder Werkstück angepasst werden kann, ist im Großen die Notwendigkeit, ganz verschiedene Laser-Typen und -Technologien bereitzu- stellen, um die stetig wachsende Anzahl von Applikationen zu ermöglichen.

Mittlerweile ist der Laser zu einer Art "Black-Box" im Maschinenbau geworden. In der Automobilindustrie, wo anfangs nur einfache, rotationssymmetrische Teile, wie die Komponenten eines Automatikgetriebes verbunden wurden, werden heute ganze Karossen mit Hilfe von Lasern bearbeitet. Das Schweißen von Dachnähten oder Türen, das dreidimensionale Zuschneiden von IHU-Bauteilen, das Härten von Türfedern oder die Beschriftung von Bedienelementen im Tag-Nacht-Design sind nur einige Beispiele aus dem Anwendungsspektrum.

In der Halbleiter- und Elektronikindustrie hat sich die Laserbeschriftung schon seit langem etabliert: Extrem hohe Beschriftungsgeschwindigkeiten von bis zu 1200 Zeichen pro Sekunde sind realisierbar. Aber auch kleinste, mit bloßem Auge nicht erkennbare Zeichenhöhen von 0,2 mm zählen zum Standard. Neben den Hauptmärkten der Lasermaterialbearbeitung gibt es noch eine Vielzahl weiterer Branchen, in denen sich Laser als Fertigungswerkzeug etabliert haben.

So beispielsweise in der Medizintechnik, wo sich der Laser ein breites Anwendungsspektrum geschaffen hat. Das Laser-Feinstschneiden von Mikrorohren bei der Herstellung von Stents und medizinischen Implantaten ist heute Stand der Technik. Außer der Metallbearbeitung erobert sich auch das Laserschweißen von Kunststoffen immer neue Anwendungen in der Medizintechnik: Ein Beispiel ist das Verschweißen von Hörgeräten, da mittels des Werkzeugs Licht Schweißnähte in der Nähe von empfindlichen Elektronikbauteilen wegen der geringen Wärmeeinbringung realisierbar und unsichtbare und somit ästhetisch hochwertige Verbindungen herstellbar sind.

Auch in der Dentaltechnik ist die Lasertechnologie unersetzlich geworden: Durch das Schweißen von Kronen und Brücken mittels Laser wird das herkömmliche Löten abgelöst, welches durch die Verwendung von Zusatzstoffen Schwierigkeiten in der Biokompatibilität erzeugt.
 

Dominierender Einsatzbereich Laserschneiden

Im nach wie vor größten Markt der Laser-Werkzeugmaschinen für die flexible Blechbearbeitung wurden die Trends zu höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten und zunehmender Automatisierung fortgeschrieben.

Der Trend zu höheren Laserleistungen setzt sich auch beim Laserschneiden in der flexiblen Blechbearbeitung fort. Dies ist nach wie vor der umsatzstärkste Markt für Lasersysteme. Nachdem die fünf Kilowatt-Laserleistungsklasse bereits den größten Marktanteil bei Laserschneidanlagen erreicht hat, zeigt auch die sechs Kilowatt-Klasse gute Verkaufszahlen.

Die Mehrleistung lässt sich in bis zu 40 Prozent höhere Schnittgeschwindigkeit umsetzen. Der Nutzen der höheren Leistung für den Anwender liegt vor allem in der gesteigerten Flexibilität. Er kann sowohl schneller Schneiden als auch dickere Bleche bearbeiten: Aluminium bis 15 und Edelstahl bis 25 Millimeter. Daneben erzielen neue Schneidstrategien, wie das FlyCut mit fliegendem Einstechen in der Kontur eine erhöhte Produktivität.

Neben den geströmten CO2-Lasern werden zum Laserschneiden, vor allem im niedrigen Leistungsbereich von 2 bis 3,5 Kilowatt, auch diffusionsgekühlte CO2-Laser eingesetzt.

Als bedeutende Entwicklung ist die flexible Verarbeitung von Rohren und Profilen für neue kostengünstige und vielseitige Konstruktionselemente zu sehen. Es ist zu erwarten, dass dieser Bereich, in Ergänzung zum ebenen Blech, während der nächsten Jahren eine starke Verbreitung erfahren wird.

Beispiele für zunehmende Automatisierung sind Automatisierungskomponenten für mannlose Schichten sowie die automatische Vereinzelung von Gutteilen, mit der auch die Entnahme aus dem Restgitter automatisiert werden kann.

Die allgemeinen Vorteile der Lasermaterialbearbeitung - Einsparungen in der Nachbearbeitung und bei Folgeprozessen sowie qualitative Eigenschaften der Prozesse, die Einsparungen an Material, Gewicht und Kosten ermöglichen - erweisen sich gerade auch in konjunkturell schwierigen Phasen als effizienz- und produktivitätssteigernd. Die Lasertechnik erweist sich vielfach als eine nutzbringende Technologie zur Bewältigung wirtschaftlich schwieriger Phasen.
 

Laserschweißen erweiter Prozesskette Blech

Ein bedeutender Wachstumsmarkt in der flexiblen Blechfertigung ist das Laserschweißen. Die Erweiterung der Prozesskette Blech um das Fügen mit Laserlicht bietet bereits bei kleinen und mittleren Losgrößen erhebliche Potentiale zur Steigerung der Produktivität. Vorteile des Laserschweißens sind nicht nur die höhere Prozessgeschwindigkeit, sondern vor allem die hohe Qualität der Nähte. Die Nacharbeitszeiten reduzieren sich deutlich. Mit der Verfügbarkeit standardisierter Anlagentechnik, modularisierter Spanntechnik und katalogisierter Prozessdaten etabliert sich das Laserschweißen als wirtschaftliche Alternative für konventionelle Fügeverfahren.

Das 3D-Laserschneiden als Anwendung ist zwar immer noch die größte Einzelanwendung, erzielt inzwischen jedoch deutlich weniger als die Hälfte des Umsatzes von CO2- und Festkörperlasern mit Leistungen über 500 Watt. Ein entscheidender Grund hierfür ist vor allem die Entwicklung des Laserschweißmarktes zum Volumenmarkt. Laserschweißverfahren sind heute in allen wichtigen Branchen qualifiziert.

Im Schiffbau werden erstmals bis zu 90% des Stahls eines Schiffes mit Laser geschweißt, insgesamt ca. 200km Laserschweißnaht. Auch in der Luftfahrt wird der Laser verstärkt eingesetzt. So wird das bereits beim Airbus A380 erfolgreich eingeführte Schweißverfahren von Längsversteifungen auch beim neuen Airbus eingesetzt, um Gewicht, Kosten und Zeit zu sparen. Gegenüber dem herkömmlichen Nieten sind Laserschweißnähte darüber hinaus stabiler und weniger korrosionsanfällig.

Wichtige Anwendungsgebiete des Laserschweißens liegen wie auch im Falle des 3D-Laserschneidens in der Automobilindustrie. Stetig steigende Stückzahlen von Strahlquellen im Karosserierohbau, der Herstellung von Tailored Blanks sowie von IHU-Teilen in den letzten Jahren hat für große Umsatzzuwächse gesorgt. Die in diesen Bereichen installierte Basis deutscher Strahlquellen weltweit schätzen wir bereits auf eine 4-stellige Zahl. Eine ähnlich große Zahl von Strahlquellen ist noch einmal in der Produktion von Komponenten wie zum Beispiel Getriebe- und Kupplungsteilen, Airbag-, Einspritz- sowie Abgaskomponenten installiert.

Meilenstein ist sicherlich das Laserschweißen an den Aluminiumkarosserien des Hauses AUDI.

Einen neuen Impuls erhält das Laserschweißen in der Karosserieproduktion durch die Remote-Bearbeitung. Die in Auszügen vorliegende Studie „Tomorrows automotive manufacturing" von McKinsey und dem Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen untersuchte die Bedeutung des Remote-Schweißen für die Automobilindustrie. Die Studie kommt zum Ergebnis, dass sich mit Einsatz des Remote-Laserschweißens die Investitionskosten um 30 Prozent und die Taktzeiten um 60 Prozent senken lassen. Der Flächenbedarf ist um 50 Prozent geringer. Nach einer Prognose in der Studie kann das Remote-Schweißen bis zum Jahr 2015 einen Anteil von bis zu zehn Prozent an den Fügeverfahren erreichen.

Beim Remote-Schweißen lenkt meist ein Scanner-Spiegel den Laserstrahl aus einem Abstand von bis zu einem Meter an die Bearbeitungsstelle. Die Positionierzeiten sind dadurch vernachlässigbar gering. Strahlquellen mit sehr hoher Strahlqualität sind aber eine wichtige Voraussetzung für das Remote-Schweißen. Bisher kamen vor allem CO2-Laser in stationären Scannersystemen zum Einsatz. Neben den seit 2005 verfügbaren Hochleistungs-Scheibenlaser erfüllen nun auch Festkörperlaser die Anforderungen für Remote-Schweißsysteme in Bezug auf Leistung und Qualität. In Verbindung mit Laserlichtkabel und Roboter können mit Scheibenlaser für räumliche Aufgaben hochflexible Anlagen, sogenannte „Robscan" oder „Scanner-Schweiß-Systeme" realisiert werden. Der Ersteinsatz von Robscan für die Serienfertigung wurde bereits von DaimlerChrysler umgesetzt.

Die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes erhöht sich durch sogenannte „Lasernetworks", der Vernetzung von verschiedenen Arbeitsstationen mit einer oder mehreren Strahlquellen zur optimalen Auslastung der Laser. Gleichzeitig erhöhen die Lasernetworks auch die Flexibilität für Anwender. 

Ein konkretes Beispiel für die von Herrn Leibinger bereits angesprochene Laserbearbeitung in der Automobilindustrie ist ein neues Verfahren zum Laserabtragen bei Tailored Blanks aus hochfesten Stählen. Da hochfeste Stähle bei Temperaturen von mehr als 900°C umgeformt werden, benötigen die Bauteile als Schutz vor Verzunderung und Korrosion eine spezielle Beschichtung, die für den Schweißprozess im Nahtbereich abgetragen werden muss. Dieses Verfahren ist in zweierlei Hinsicht von Vorteil: Der im Vergleich zu konventionellen Stählen zugfestere Stahl kann jetzt auch für hochtemperaturumgeformte Tailored Blanks genutzt werden, was zu reduzierten Blechdicken und somit Gewichts- und Benzineinsparung führt. Darüber hinaus kann die Produktivität gegenüber dem herkömmlichen Sandstrahlverfahren erheblich gesteigert werden.
 

Generative Verfahren mit großem Potenzial

Andere Laserverfahren mit großem Potential sind die generativen Techniken. Was bei Kunststoff als Rapid Prototyping seit langem Stand der Technik ist, bieten generative Verfahren nun auch mit metallischen Werkstoffen. Neben Metallpulver mit Sinterzusätzen kommen zunehmend auch reine Originalwerkstoffe zum Einsatz.

Werkstücke lassen sich zum einen vollständig im Pulverbett erzeugen oder per Auftragsschweißen mit Pulverdüse beschichten. Im Werkzeug und Formenbau ist die Resonanz insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung konturnaher Kühlkanäle sehr groß. Großes Interesse besteht auch für die Herstellung individualisierter Bauteile, wie medizinische Implantate. Das Auftragsschweißen bietet sich vor allem für die Oberflächenveredelung oder Modifizierung von großen Werkstücke an. Eine spezielle Anwendung ist das Auftragen abriebfester Schichten an stark beanspruchten Stellen von Ölbohrgestängen.
 

Größtes Wachstum beim Laserbeschriften

Der am schnellsten wachsende Markt sind Strahlquellen und Systeme für die Laserbeschriftung. Nach Stückzahlen ist dies gleichzeitig auch der größte Markt. Insbesondere für die Qualitätssicherung und Produktidentifizierung nutzen immer mehr Anwender die flexible, dauerhafte und abriebfeste Beschriftung mit Laserlicht. Viele verschiedene Materialien, von Metall über Kunststoff bis hin zu Glas und Keramik beschriften Lasergeräte mit, je nach Werkstück, unterschiedlichen Wellenlängen, Leistungen und Pulsspitzenleistungen.

Beim Laser Marking ist der Trend zum Einsatz langlebiger Diodenlaser als Anregungsquelle unübersehbar, der Marktanteil dieser vorteilhaften Markierlaser ist beachtlich. Gerade in der Halbleiterindustrie, in der üblicherweise in drei Schichten mit hohem Teiledurchsatz gearbeitet wird, sind allerhöchste Verfügbarkeit und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten ausschlaggebende Argumente für den Einsatz der modernen Laser-Markiertechnologie.

Mit Lasermarkiersystemen lassen sich auch z.B. SmartCards nicht nur individuell beschriften, sondern auch Bitmap-Bilder in bester Qualität aufbringen. Eine interessante Anwendung ist auch das Glas-Innenmarkieren. Hier erreichen angepasste Strahlquellen im Brennpunkt ausreichend hohe Intensitäten, um feinste Mikrorisse im Glas an einer gewünschten Stelle zu produzieren. So lassen sich mit einer speziellen Software in kürzester Zeit dreidimensionale Darstellungen und Bilder herstellen. Markierlaser werden heute aber auch zum Einbringen kleiner Vertiefungen in poliertes Feinsteinzeug- und Naturstein-Bodenbeläge genutzt, um damit die Trittsicherheit zu erhöhen. Je Quadratmeter werden zwischen 3 und 5 Millionen Vertiefungen eingebracht, die für das menschliche Auge jedoch nicht sichtbar sind.

Durch Absatzeinbrüche in der Halbleiter- und Elektronikindustrie sind vor allem die Markier-Laser betroffen, die dort in großem Umfang zum Beschriften von Halbleiterbausteinen, Leiterplatten und SmartCards eingesetzt werden. Der Trend zur Miniaturisierung bzw. lebhafter Bedarf an flexibler, permanenter und fälschungssicherer Bauteilebeschriftung hält jedoch unvermindert an.

Bedeutsame Anwendung ist die Beschriftung zur Rückverfolgung einzelner Bauteile im Rahmen der Qualitätssicherung, z.B. in der Automobilindustrie.

In immer größerem Umfang werden traditionelle Strichcodes durch 2D-Matrix-Codes zur Kennzeichnung und Nachverfolgung von Bauteilen ersetzt, die bei deutlich reduziertem Flächenbedarf eine wesentlich höhere Informationsdichte bieten und zugleich selbst bei kleineren Beschädigungen noch maschinenlesbar sind.
 

Laser Mikro-Technologie

Dies ist Dank des Trends zur Miniaturisierung im Bereich der Elektronik, Halbleiterfertigung oder der Medizintechnik ein sehr dynamisch wachsender Bereich. So können bei der Herstellung eines Mobiltelefons über ein Dutzend verschiedene Laseranwendungen zur Reduktion von Gewicht und Größe eingesetzt werden. Als Micro-Anwendungen bezeichnet man solche, bei denen höchste Präzision an kleinsten Bauteilen gefordert ist. Zu den typischen Anwendungen zählen Naht- und Punktschweißungen, Auftragsschweißen, Fein- und Feinstschneiden, Ritzen, Bohren, Löten, Abtragen, Gravieren, Trimmen und Perforieren.

Dabei reichen die Systemlösungen von vollautomatischen Produktionsanlagen bis hin zu manuellen Handschweißplätzen. Vom Automobilbau (Schweißen von Einspritzdüsen), über den Formenbau (Gravieren und Reparatur von Spritzgießformen) und die Elektronik (Dichtschweißen von Batteriegehäusen), bis in die Medizintechnik (Schneiden von koronaren Stents) reicht die Anwendungspalette. Erfolgreiche neue Applikation ist auch das Verschweißen von DRAMs zur Erhöhung der Taktgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Verringerung des Flächenbedarfs.

Dabei lassen sich die unterschiedlichsten Systemansätze realisieren: von der Strahlführung und -verteilung mit Lichtleitfasern bis zur schnellen Strahlpositionierung mit Hilfe von Galvospiegeln, wie sie im Markierbereich eingesetzt werden können - oft verbunden mit Kamerasystemen zur Erkennen der Bauteillage und exakter Nachführung des Laserstrahls.

Gerade im Bereich des Laser-Perforierens liegt ein hohes Anwendungspotenzial. So können mit einem speziellen CO2-Laser und einer angepassten Bearbeitungsoptik heutzutage mehrere Hunderttausend Löcher pro Sekunde in laufende Papier- oder Kunststoffbahnen perforiert werden. Anwendungen sind Mundstückpapier für Zigaretten sowie Kunststofffolien im Bereich der Verpackungstechnik. Hier geht es um das einfache Öffnen einer Verpackung entlang einer definierten Linie oder um das Ermöglichen von Luftzirkulation ohne die Feuchtigkeit innerhalb verpackter Waren zu verändern. Man denke an verlängerte Haltbarkeit von Lebensmitteln.

Haupteinsatzgebiete für das Laserfeinstschneiden sind die Halbleiterindustrie, die Mikroelektronik und die Medizintechnik. Dabei sprechen vor allem die hohe Präzision, die Geschwindigkeit der Bearbeitung, die geringe Wärmeeinflußzone, die Flexibilität und die Verschleißfreiheit des Werkzeugs Laser für deren Einsatz.
 

Diodenlasertechnologie etabliert sich

Diodengepumpte Festkörperlaser mit Multi-Kilowatt-Leistungen etablieren sich am Markt, die Marktdurchdringung verläuft jedoch langsamer als prognostiziert. Im Beschriftungsbereich sind diodengepumpte Festkörperlaser mit geringer Leistung dagegen seit vielen Jahren sehr erfolgreich. Scheibenlaser im Multikilowatt-Bereich (ein diodengepumpter Festkörperlaser mit scheibenförmigem Kristall und besonders hoher Strahlqualität) befinden sich inzwischen ebenfalls im Markt und haben ein erhebliches Anwenderinteresse.

Diodenlaser in der Direktbearbeitung haben sich in den vergangenen Jahren einen festen Platz in der Laserstrahlquellen-Technologie gesichert. Immer mehr dieser äußerst kompakten und nahezu wartungsfreien Laser werden in industrieller Produktion eingesetzt, zum Schweißen dünner Bleche, Härten, Löten und in der Kunststoffbearbeitung.

Mit der Möglichkeit, Kunststoffe mit Laser zu verschweißen, ist ein neues Aufgabengebiet entstanden, das sich erfolgreich weiterentwickelt hat. Lüftungsschächte aus Kunststoff zur klimatischen Versorgung der hinteren Sitzreihen in Automobilien werden mit Laser gefügt, und lasergeschweißte Crash-Sensoren geben das lebensrettende Signal an die (lasergeschweißte) Zündkapsel des (lasergeschnittenen) Airbags. Minimale Wärmeeinbringung, saubere Oberfläche und absolut dichte Schweißung sind auch hier die Merkmale, die die Laserschweißung auszeichnet.
 

Laserkunststoffschweißen - alle Farben

Das Laserkunststoffschweißen hat sich in den vergangen Jahren zu einer etablierten Fertigungstechnologie etabliert. Neben der exzellenten Schweißqualität - es werden nahezu Grundmaterialfestigkeiten erreicht - sind vor allem die geringe Wärme- und mechanische Bauteilbelastung sowie einfache Bauteilkonstruktionen die treibenden Faktoren für den Laser im Vergleich zu konventionellen Verfahren.

Auf Grund des speziellen Lasertransmissionsverfahrens spielt die Farbgebung der Bauteile dabei eine wesentliche Rolle. So sind schwarze bzw. dunkle Bauteile relativ einfach lasergerecht zu gestalten, während helle oder gar transparente Bauteile immer noch eine Herausforderung für den Laserschweißprozess darstellen.

Auf der Kunststoffmesse K (Okt. 2004) wurden weltweit erstmals in einer Kooperation zwischen der Pigmentabteilung von BASF, dem Masterbatcher Treffert und dem Laserhersteller spezielle Laseradditive - die Lumogene IR - vorgestellt, mit denen nun beliebige Farbkombinationen verschweißbar sind. Das Absorptionsmaximum dieser Lumogen-Farbstoffe liegt im NIR-Bereich im Bereich einer gängigen Laserwellenlänge (808 nm). Zudem ist die Restabsorption im sichtbaren Bereich minimal, so dass diese Additive für die nahezu farbneutrale Beimischung verwendet werden können. Außerdem erfüllen die Lumogen-Farbstoffe alle notwendigen Bedingungen wie Toxizitätstests, Lichtstabilität, Migrationsfestigkeit etc.

Für das Verschweißen heller bzw. transparenter Kunststoffteile wird vor allem im Bereich Medizintechnik, Elektronik und Human Care ein erheblicher Marktbedarf gesehen.
 

Weitere spezifische Anwendungen:

Laser-Auftrags und Reparaturschweißen bringt greifbare Vorteile
Eine vielversprechende Anwendung finden Laser bei Spritzgussformen sowie Umform- und Stanzwerkzeugen. Diese unterliegen einer komplexen Beanspruchung, die zu verschleiß- und korrosionsbedingten Abnutzungserscheinungen führen kann, und müssen daher häufig repariert, korrigiert oder nachgearbeitet werden. Die klassischen Auftrags-Schweißmethoden wie WIG, MIG, MAG oder Plasma können wegen der starken Wärmeeinbringung in das Werkstück zu Verzug oder sogar Spannungsrissen führen und sind auf jeden Fall mit erheblicher Nacharbeit verbunden. Auch das Bearbeiten von feinen Strukturen ist mit konventionellen Methoden praktisch nicht möglich. Beim Laser-Auftrags- und Reparaturschweißen mit Zusatzdraht dagegen ist die Wärmeeinbringung minimal, sodass Wärmeverzug, Gefügeveränderungen im Grundwerkstoff und Nacharbeit sehr gering sind. Deutliche wirtschaftliche Vorteile ergeben sich durch eine drastische Reduzierung der Bearbeitungszeit. Selbst filigrane Strukturen können bearbeitet werden.
 

Laser-Abtragen im Formenbau verkürzt Durchlaufzeiten massiv
Viel Potenzial für die Bearbeitung feiner, filigraner Strukturen, wo das Fräsen zunehmend schwieriger wird und Erodieren oft eine Vielzahl unterschiedlicher Elektroden erfordert, bietet auch das Laser-Abtragen im Spritzgußformenbau. Das Schlagwort "Rapid Tooling" wird zur Realität: CAD-Daten lassen sich direkt in Bearbeitungsprogramme umsetzen, auch Sondermaterialien wie Hartmetall oder Keramik sind wirtschaftlich zu bearbeiten. Eine Modellbauform, die bislang über 30 Erodierelektroden und rund 120 Arbeitsstunden erforderte, "steht" in 7 Stunden. Für größere Formen bietet sich kombinierte Fräs-Laser-Bearbeitung an.
 

Gravur von Intaglio-Druckplatten (Stahlstich-Tiefdruck)
Mit der österreichischen Banknoten- und Sicherheitsdruck GmbH (OEBS) wurde ein Verfahren zum Direktgravieren von Druckplatten für den Intaglio-Druck entwickelt. Bei dieser Art der Drucktechnik handelt es sich um einen Stichdruck, der die Möglichkeiten der Prägung mit dem Druck von Grafik vereint. Bis heute wird dieses Verfahren primär durch Ätzen sehr  aufwendig gelöst. Durch den Einsatz des Lasergravierens können die Herstellungszeiten von Druckplatten signifikant reduziert werden. Dieses, im Vergleich zum chemischen Ätzen wesentlich ökologischere Verfahren, erlaubt gleichzeitlich das Einbringen weiterer Sicherheitsfeatures beim Druck von Wertpapieren.
 

Oberflächenreinigung mit Lasern
Das zugrunde liegende Problem ist einfach: Ein extrem kurzer Laserpuls mit sehr hoher Leistung trifft auf die zu entfernende Schicht, die schlagartig eingebrachte Energie kann sich nicht über Wärmeleitung ausbreiten, sondern sprengt die Schicht, ähnlich einer Explosion, von der zu reinigenden Oberfläche ab. Angewendet wird diese Technik heute bei einer Reihe von Reinigungs- und Entschichtungsaufgaben aus verschiedenen industriellen Bereichen. Dazu zählen Nischenanwendungen wie das Entschichten von Bremsleitungen und die Bearbeitung von Falchbandkabeln, die Reinigung von Formen in der Vulkanisier- und Reifenindustrie oder auch von Gebäuden und Kunstwerken. Allein das Laserabtragen bietet noch eine Reihe weiterer Einsatzmöglichkeiten, wie beispielsweise das schonende Entfernen von Farbschichten im Flugzeugbau.
 

Schneiden von Glas
Dieses neuartige Verfahren erlaubt das Schneiden von Glas mit YAG-Laserquellen. Hierbei wird der Laserstrahl durch Reflektion oberhalb und unterhalb der Glasscheibe mehrfach durch das Glassubstrat geführt. Durch dieses mehrfache Durchlaufen wird letztendlich eine Gesamtabsorption der Laserenergie erreicht, die zu einem gleichmäßigen Erhitzen des Glases über die gesamte Dicke führt. Die entstehende Bruchkante ist äußerlich glatt und führt bei vielen Anwendungen zu einem Einsparen von zusätzlichen „Finish-Arbeitsschritten". Das Verfahren ist patentiert.In jüngster Zeit sind von Asien zudem eine Reihe von Impulsen für neue Einsatzbereiche ausgegangen. Neu ist beispielsweise das Laserschneiden von Glas für Plasma-Displays (PDP) mit Festkörperlasern. Dieses spezielle Verfahren sorgt für eine extrem hohe Kantenqualität. Ebenso findet das Oberflächenstrukturieren von Plasmabildschirmen häufig mittels Laser statt. Der Bereich „Consumer Electronics" bietet generell ein hohes Wachstumspotential, denn an jeder Produktion eines IPods, MP3-Players oder eines Mobiltelefons ist mit größter Wahrscheinlichkeit ein Laser beteiligt. Die meisten SD-Karten werden mit dem Laser geschnitten, viele Handyakkus mit dem Laser markiert oder verschweißt.
 

Solarzellenbearbeitung
Einen weiterer Anwendungsbereich mit erheblichem Potential. Nicht erst seit der Veröffentlichung des Klimaschutzberichtes wird die Solarzellenproduktion, sowohl in Europa, als auch in den USA oder China, massiv vorangetrieben. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen vom Schneiden oder Durchkontaktieren bis hin zum Markieren, Laserabtragen oder Kantenisolieren und werden   i. d. R. mit Festkörperlasern niedriger Leistung realisiert.

Sicher ist, dass die Einsatzmöglichkeiten für das Werkzeug Licht noch lange nicht ausgeschöpft sind. Aufgabe ist es, neben der Bereitstellung einer möglichst großen Bandbreite an existierenden und neuen Technologien, von Systemlösungen sowie von Applikations-Know-How, nicht allein die bereits etablierten Anwendungen zu optimieren, sondern auch weitere, innovative Applikationen für die Industrie zu qualifizieren.