Neue Förderinitiative des BMBF zur Nutzung ultrakurzer Laserpulse für die hochpräzise Bearbeitung

Schematischer Laboraufbau eines Ultrakurzpulslasers (Foto: Max-Born-Institut).

18.02.10

Ein Lichtblitz, so kurz wie der millionste Teil einer Milliardstel Sekunde, eröffnet neue Möglichkeiten der hochpräzisen und schädigungsarmen Materialbearbeitung. Unter dem Einfluss der extrem komprimierten Laserenergie eines Ultrakurzpulslasers verdampft Materie bevor es zu einem Wärmeübertag oder gar einer Schädigung der unmittelbaren Bearbeitungsumgebung kommen kann. So zeichnet sich beispielsweise in der Photovoltaikindustrie bei der Fertigung von Dünnschichtsolarzellen ein stark wachsendes Marktpotenzial ab, da mittels ultrakurzer Laserpulse feinste Strukturen ohne Schichtablösungen oder Schädigungen des Substrats erzeugt werden können. Die inaktive Fläche der Solarzelle wird minimiert und die Effizienz des Moduls steigt. Darüber hinaus erlauben die die hohen Intensitäten, die in einem ultrakurzen Laserpuls erreicht werden, aber auch die Nutzung nicht-linearer Effekte und machen so völlig neuartiger Bearbeitungsverfahren möglich, die konventionell nicht darstellbar sind. Neben der industriellen Materialbearbeitung bietet diese Technologie aber auch für medizinischen Anwendungen neue Perspektiven. Innovative Therapieformen beispielsweise zur Behandlung der Altersweitsichtigkeit oder aber ein minimalinvasiver und schmerzfreier „Zahnarztbohrer“ werden möglich.

Das Innovationspotenzial ultrakurzer Laserpulse wurde bereits früh erkannt. Weltweit sind intensive Anstrengungen zur Erschließung der Marktchancen ultrakurzer Laserpulse zu beobachten. Deutsche Forscher besetzen auf diesem Gebiet eine herausragende Position. Diese gilt es zu nutzen für die Sicherung und den Ausbau der Technologieführerschaft der Laser bauenden und anwendenden Industrie in Deutschland. Eine wesentliche Voraussetzung für die Nutzbarmachung ultrakurzer Laserpulse für industrielle und medizinische Anwendungen sowie in den Lebenswissenschaften ist die Verfügbarkeit robuster, zuverlässiger, benutzerfreundlicher und vor allem kostengünstiger Strahlquellen sowie produktiver Bearbeitungsprozesse zusammen mit der dazu erforderlichen System- und Anlagentechnik.

Im Rahmen vorausgegangener Förderaktivitäten konnten für die die Erzeugung von Laserpulsen im Pikosekundenbereich erste Strahlquellenkonzepte für den Übergang von komplexen und justageaufwändigen Laborsystemen zu robusten diodengepumpten Festkörperlasern erarbeitet werden. Basierend auf diesen Grundlagen wurden zwischenzeitlich bereits erste industrietaugliche Pikosekunden-Laser erfolgreich in den Markt eingeführt. In diesem Marktsegment sind deutsche Unternehmen derzeit international führend. Dringender Handlungsbedarf besteht weiterhin im Bereich der Femtosekunden-Laser für den industriellen und medizinischen Einsatz sowie einer geeigneten System- und Anlagentechnik für die industrielle Nutzung ultrakurzer Laserpulse.

Die sehr positiven Ergebnisse der geförderten Aktivitäten, die neu aufgeworfenen Fragestellungen und der damit verbundene Forschungsbedarf zur Ultrakurzpulstechnologie geben dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Anlass, Forschungsvorhaben auf dem Gebiet der Ultrakurzpulslaser zu fördern. Die Sicherung der Technologieführerschaft deutscher Unternehmen und insbesondere der weitere Ausbau im Bereich der sub-Pikosekunden-Strahlquellen sind vordringliche Ziele dieser Förderinitiative. Um die Marktdurchdringung voranzutreiben, müssen die Bedürfnisse der Anwender hinsichtlich einer höheren Produktivität der Bearbeitungsprozesse und kostengünstiger Strahlquellen befriedigt werden. Eine wichtige Voraussetzung dafür sind robuste, geregelte Prozesse auf der Basis eines vertieften Prozessverständnisses sowie einer Sensorik und Systemtechnik, die den Möglichkeiten und Anforderungen der neuen Laserstrahlquellen angepasst ist. Die Einsatzmöglichkeiten ultrakurzer Laserpulse sind bei weitem nicht ausgeschöpft. Zahlreiche innovative Möglichkeiten der hochpräzisen Bearbeitung etwa von Faserverbundwerkstoffen, von transparenten und / oder temperaturempfindlichen Materialien können durch die effiziente Nutzung der besonderen Eigenschaften ultrakurzer Laserpulse erschlossen werden. 
Eine verkürzte Version der Bekanntmachung finden Sie hier unter den aktuellen Bekanntmachungen.

Den vollständigen Text der Förderrichtlinie finden Sie unter
http://www.bmbf.de/foerderungen/14203.php 


Mit der Betreuung der Fördermaßnahme hat das BMBF den Projektträger

VDI Technologiezentrum GmbH
- Projektträger Optische Technologien -
VDI-Platz 1
40468 Düsseldorf

beauftragt. Ansprechpartner bei der VDI Technologiezentrum GmbH ist

Dr. Jörg Baier
Tel.: 02 11 / 62 14 - 569
E-Mail: baier@vdi.de