Schneiden von Edelstahl mit einem 5 kW Co2-Laser

Auftragschweißen mit Flachstrahldüse und Scanner.

Von den Grundlagen bis zur industriellen Auftragsforschung wird in der Abteilung Werkstoff- und Prozesstechnik die Wechselwirkung von Laserstrahlung mit vorwiegend metallischen Werkstoffen erforscht. Dabei werden innovative Lösungen für Anwendungen im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt, im Werkzeug- und Formenbau, im Schiffbau oder in der Biomedizintechnik entwickelt. Häufig erfolgt dies in nationalen und internationalen Forschungsverbünden.

In der Gruppe Fügen und Trennen von Metallen werden die industriell relevanten Prozesse der makroskopischen Lasermaterialbearbeitung beim Einsatz moderner Hochleistungsstrahlquellen weiterentwickelt. Im Fokus stehen innovative Laserhybridprozesse im Bereich Schweißen und Löten, wie das Schweißen dicker Stahlbleche (bis zu 20 mm Materialstärke und darüber), sowie das Fügen metallischer Mischverbindungen (z.B. Stahl/Al, Cu/Al). Bedeutsam sind dabei umweltrelevante Themen wie der automobile Leichtbau durch Einsatz von Leichtmetallen oder die effizientere Herstellung von Solarthermiemodulen durch kostenoptimierte Prozessführung. Weiterhin wird die Laserbearbeitung spezieller Formgedächtnislegierungen (FGL) für Osteosynthese- Implantate untersucht. Das Lasertrennen wird vor allem für neue Werkstoffe und für die Erzielung einer optimalen Produktqualität erforscht.

Die Gruppe Maschinen und Steuerungen beschäftigt sich mit laser-gesteuerten WIG/MSG-Schweißverfahren sowie mit der Simulation und Prozessüberwachung. Im Bedarfsfall werden auch Systemkomponenten bis hin zu kompletten Laseranlagen entwickelt sowie neue Laserprozesse aus dem Labor in industrielle Umgebungen transferiert und serienreif implementiert.

Neben der Oberflächenbearbeitung und -modifikation mittels Laserstrahldispergieren und -legieren zur Erhöhung von Härte und Verschleißfestigkeit gehören auch die Regeneration hochwertiger Investitionsgüter sowie die Entwicklung additiv gefertigter Produkte im Mikro- und Makromaßstab zum Aufgabenportfolio der Gruppe Oberflächentechnik.
Im Rahmen der aktuellen Projekte werden Applikationen von der Biomedizintechnik bis hin zum Luftfahrtsektor bearbeitet. So werden beispielsweise das Laserschmelzen von pulverförmigen FGL zur Implantatherstellung oder die Reparatur hoch temperaturbelasteter Turbinenschaufeln mit dem einkristallinen Rissschweißen intensiv erforscht.

Risikoanalysen zu Arbeitssicherheit und Umweltschutz sind zentrale Bestandteile von Laserprozessen. Nur unter strikter Gewährleistung der Lasersicherheit gemäß der nationalen und europäischen Gesetzgebung sind neue Laserbearbeitungsverfahren industriell umsetzbar. Die Gruppe Sicherheitstechnik bietet Beratung bei der Minimierung der primären Gefährdung durch Laserstrahlung und ist darüber hinaus an der Entwicklung persönlicher Schutzkleidung beteiligt. Weiter werden sekundäre Gefährdungen wie Emissionen und Immissionen von Gefahrstoffen bei der Laserbearbeitung analysiert und bewertet. In der Folge wird durch eine angepasste Erfassung bzw. optimierte Prozessparameter eine Minimierung partikulärer und gasförmiger Prozessemissionen erreicht.