Wissenschaftliche Arbeiten und Schwerpunkte

• Schädigungsarme und hochauflösende Mikromaterialbearbeitung von Metallen, Halbleitern, Keramiken, Polymeren, dünne Schichten und hochharten Werkstoffen wie polykristallinem Diamant (PKD) und Saphir mit kurzen und ultrakurzen Laserpulsen (neu: 50 W ps-Laser) im Wellenlängenbereich von 157 nm bis 1064 nm
• Oberflächenfunktionalisierung von Polymeren und Keramiken
• UV-Mikrostereolithographie
• Lasertrimmen und Nachbearbeitung von bestehenden Mikrosystemen
• Machbarkeitsstudien und Prozessentwicklung für Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Elektrotechnik, Elektronik, Sensorik und Medizintechnik

Die Gruppe Mikrotechnik realisiert Forschungsideen und Entwicklungsprojekte auf dem Gebiet der lasergestützten Mikromaterialbearbeitung. Hierzu zählen die abtragenden und oberflächenmodifizierenden Verfahren sowie die lasergestützte Mikrostereolithographie. Die Gruppe verfügt über zahlreiche gepulste Laserquellen (Excimer, Nd:YAG, Nd:YVO4) mit Pulslängen vom Nano- bis Pikosekunden im Wellenlängenbereich vom Ultraviolett bis in das nahe Infrarot. Die Integration der Laserquellen in flexible Bearbeitungsstationen mit integrierten dynamischen Spiegelscannern ermöglicht die schnelle Realisierung von Machbarkeits- und Vergleichsstudien hinsichtlich Lasertypen und Prozessstrategien. Seit Anfang 2008 stehen auch erstmals Hochleistungs-Pikosekundenlaser mit mittleren Leistungen von 50 W und Pulswiederholraten von bis zu 1 MHz zur Verfügung. Damit steht genügend Laserleistung zur Verfügung, um die im Labormaßstab entwickelten Prozesse auch hinsichtlich ihrer Geschwindigkeitsskalierung zum wirtschaftlichen Serienprozess hin zu untersuchen.

Im Bereich der abtragenden Laserprozesse konzentrierte sich die Entwicklungsarbeit im Jahr 2008 insbesondere auf die folgenden Themen:

• Generierung variabler Riblet-Strukturen auf Verdichterschaufeln
• Prozessentwicklung zur Herstellung dielektrischer Keramik-Mikrosensoren (Laserstrukturierung und galvanische Metallisierung),
• Untersuchung des Abtragsverhaltens von ps-Doppelpulsen, flächige und räumliche Strukturierung von Saphir-Mikroformwerkzeugen
• Strukturierung von Funktionsgeometrien wie Spanleitstufen auf hochharten Zerspanwerkzeugen aus Hartmetall bzw. kubischem Bornitrid (cBN) und polykristallinem Diamant (PKD)
• Hochgeschwindigkeits-Strukturierung von Dünnschichtsystemen
• Einbringung optischer Defekte in polystyrenbasierter, photonischer Kristalle

Es wurden zudem wichtige Vorarbeiten bei der lokalen Oberflächenmodifizierung von Polymermaterialien und Textilien geleistet. Der Bereich der Mikrostereolithographie entwickelte sich ebenfalls weiter: in Zusammenarbeit mit der Gruppe „Nanophotonics“ wurde das Rapid-Prototyping-System weiterentwickelt und ein Maschinenprototyp an das Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie der Universität Wien ausgeliefert. Mit dem Mikrostereolithographiverfahren lassen sich beliebige, dreidimensionale Strukturen aus lichtaushärtbaren Polymeren herstellen.

Die erzeugten Strukturen erreichen Volumina von mehreren Kubikmillimetern Strukturdetails von weniger als 5 μm
Auflösung. Das Verfahren wird in einem neuen Forschungsprojekt gezielt für Designstudien von Mikrofluidikanwendungen eingesetzt.