Neue Anwendungen für Laser Teil 1
Selbst wenn wir bei SL Laser uns ganz auf unser Spezialgebiet der Laserprojektion als Vorlage für Produktion und Bearbeitung konzentrieren, beschäftigen sich unsere Ingenieure und Entwickler natürlich immer auch eingehend mit der Laser-Technologie generell. Wer möchte denn nicht über Neuheiten und Fortschritte im eigenen technischen Feld Bescheid wissen? Immer wieder tauschen wir uns über neue Höchstleistungen oder Einsatzmöglichkeiten aus, wenn sie uns über Fachzeitschriften oder KollegInnen weltweit erreichen.
Und mit dem Laser ist es ähnlich wie mit anderen bahnbrechenden Erfindungen. Jedes Jahr treten neue Ideen in Erscheinung, wie man die Eigenschaften einer Technologie noch über die bekannten Einsatzmöglichkeiten hinaus nutzen könnte. So ist man im 3D Druck inzwischen nicht nur dabei Metalle zu drucken, sondern setzt diese (teils laser-basierte) Technik bereits dafür ein, lebendes Gewebe zu drucken, um es zu transplantieren. Vorreiter dabei sind immer wieder die 76 weltberühmten Institute der Fraunhofer-Gesellschaft, die sich der Verbindung von Forschung und Anwendung verschrieben haben.
Löcher bohren mit Laserstrahlen
Heute und hier geht es um Löcher. Das Bohren von Löchern ist eine der Fähigkeiten, für die man die Laserstrahlen schon seit Jahrzehnten einsetzt. Mit einem genügend eng gebündelten Strahl und einem Laser mit ausreichend hoher Energie kann man auch ganz kleine Löcher bohren. Und in diesem Fall geht es um Löcher mit einem Durchmesser von lediglich 10 Mikrometer. Und so ein Mikrometer ist nicht größer als ein Tausendstel Millimeter. 10 µm = 0,01 mm. Diese 10 µm sind deshalb eine wichtige Größe, weil das in etwa den Abmessungen von Mikroplastik entspricht. Mikroplastik bedroht Natur und Umwelt auf dem gesamten Planeten und direkt betroffen auch den Menschen.
Denn wir nehmen es unbemerkt im Körper auf, und wir wissen längst noch nicht genau, was dieses Mikroplastik an den Organen und Zellen für Schäden anrichtet. Wenn man das Mikroplastik z.B. aus dem Trinkwasser herausfiltern will, benötigt man also Filter mit einer Lochgröße von 10 µm. Der Entwurf eines solchen Filtersystems hat selbst das Fraunhofer-Institut zusammen mit vier weiteren Partner ein paar Jahre Arbeit gekostet. Es geht nicht nur darum, die Löcher zu bohren, sondern vielmehr darum, eine Vielzahl solcher Löcher in möglichst kurzer Zeit durch eine Stahlfolie zu bohren.
Damit die durchlöcherte Stahlfolie in einem neuartigen Zyklonfilter auch tatsächlich funktioniert, müssen die Löcher eine sehr große Porosität entwickeln. Und Porosität heißt hier die höchstmögliche Zahl von Löchern, die der Stahl verträgt, ohne zu reißen. Denn sonst könnte nicht eine ausreichende Menge Wasser durchfließen. Die zyklonartige extrem schnelle Drehung des Filters könnte auch nicht die Partikel entfernen – und der Filter würde unweigerlich verstopfen.Nach zwei Jahren intensiver Arbeit ist die Aufgabe gelöst. Die Skalierung der Ultrakurzpuls-Lasertechnologie im Kilowatt-Bereich, die Simulation in eigens entwickelter Software und die Realisierung durch speziell entwickelte Anlagen ist gelungen.
Die Stahlfolie des Zyklonfilters wurde mit 59 Millionen (!) Löchern ausgestattet und hat in ihren ersten Test-Einsätzen das feine Pulver von 3D-Druckern aus Abwasser herausgefiltert. Eine spezielle Teilaufgabe bestand im Qualitätsmanagement. Wie stellt man fest, ob alle Löcher richtig gebohrt sind? Dieser Tage fahren die ersten Testläufe unter den echten Praxisbedingungen eines Klärwerks.