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Wissen & Umwelt

Schöner drucken, fernsehen und löten

Die Lasertechnik ist extrem vielfältig und Deutschland weltweit führend. Besonders nützliche Erfindungen wurden jetzt ausgezeichnet - auf dem Internationalen Laser-Technologie-Kongress in Aachen.

Eine Metallwalze für den Lithografiedruck, die im Laserverfahren durch die Firma Schepers GmbH und Co. Kg hergestellt wurde. Dieses Herstellungsverfahren wurde durch den Innovation Award laser Technology 2012 mit dem ersten Preis ausgezeichnet . Copyright: DW/Fabian Schmidt

Diese Metall-Druckwalze wurde umweltfreundlich mit Lasern geprägt

Mit Lasern lassen sich Materialien bohren, schneiden, schweißen und löten. Ärzte können mit ihnen komplizierte Augenoperationen durchführen und Ingenieure winzige und hochkomplexe Bauteile herstellen, die so hart sind wie geschmiedetes Metall. Der Phantasie scheinen keine Grenzen gesetzt, ständig kommen Forscher auf neue Ideen.

Druckerwalzen ohne Chemie

Zum Beispiel Stephan Brüning von der Firma Schepers aus Vreden: Er gewann den Innovationspreis Lasertechnologie für ein Verfahren, das Metallwalzen mit einem speziellen Ultrakurzpuls-Laser für den Lithographiedruck vorbereitet. Das verwendet man vor allem für hochwertige Papierfarbdrucke.

Früher mussten solche Druckwalzen drei Prozesse durchlaufen: Zuerst wurden sie beschichtet, dann wurde bestimmt, welche Teile der Oberfläche für den Druck vertieft werden sollen, und zuletzt wurden diese Bereiche chemisch weggeätzt.

Der Laser erledigt jetzt alles in einem Schritt, betont Brüning. Außerdem können die Hersteller der Druckwalzen jetzt die Tiefe des Abdrucks selbst festlegen. Jedes grafische Detail lässt sich so wie ein Relief dreidimensional darstellen. Dadurch verbessert sich das Druckbild. "Ich habe einen aktiven Einfluss auf das Farbvolumen. Das habe ich in einem herkömmlichen lithografischen Prozess nicht, weil es immer das gleiche Volumen hat", erklärt der Laserentwickler. Das Laserverfahren sei darüber hinaus besser für die Umwelt, denn am Ende fallen keine chemischen Abfälle an.

Excimer Laser zur Herstellung von Flachbildschirmen auf Basis von Active-Matrix-LCDs und Active-Matrix-OLEDs. Dieses Herstellungsverfahren wurde durch den Innovation Award laser Technology 2012 mit dem zweiten Preis ausgezeichnet. Copyright: Coherent GmbH

In dieser Laser-Anlage entstehen Halbleiterschichten für OLED-Bildschirme

Foliendünne Bildschirme

Auch der zweite Preis ging an einen Erfinder, dessen Entwicklung schon bald Produkte in fast jeden Haushalt bringen könnte: hauchdünne Bildschirme aus organischen Leuchtdioden, sogenannte OLEDs.  Rainer Pätzel von der Firma Coherent in Göttingen entwickelte mit seinem Team einen Speziallaser, der OLEDs überhaupt erst bildschirmfähig macht. Denn um eine Leuchtdiode zu einem funktionierenden Bildschirm zu machen, müssen sich verschiedene Leuchtpunkte einzeln ansteuern lassen.

Das geht nur, wenn hinter der OLED-Oberfläche ein stabiles Halbleitermaterial liegt, das die Steuerungssignale weitergibt. "Da setzt der Laser ein. Er verwandelt amorphes, nicht stabiles Silizium in die stabile polykristalline Form", sagt Pätzel. Nur in dieser stabilen Form können die Signale durch die Halbleiterschicht wandern.

Das besondere an dem Speziallaser ist laut Pätzel seine Leistungsfähigkeit: Mit ihm lassen sich große Stückzahlen kostengünstig fertigen. Damit ist eine industrielle Produktion in greifbare Nähe gerückt, und hauchdünne Bildschirmfolien könnten schon bald für jeden erschwinglich sein. "Ich habe sie schon gesehen: Sie können sie biegen, sie wiegen nichts, sie sind faszinierend", erklärt der Forscher und versichert, dass er und sein Team mit Nachdruck daran arbeiten, um solche futuristischen Produkte auf den Markt zu bekommen.

Ein Laser-Lötkopf zur Verlötung von Blechen in der Automobilindustrie. Dieses Herstellungsverfahren wurde durch den Innovation Award laser Technology 2012 mit dem dritten Preis ausgezeichnet. Copyright: Precitec Optronik GmbH

Dieser Roboter-Lötkopf erzeugt schnellere und sauberere Lötnähte

Saubere Löt-Nähte

Der Gewinner des dritten Preises, Markus Kogel-Hollacher, könnte schon bald die Produktion von Autos revolutionieren: Bei der Firma Precitec Optronik im hessischen Rodgau hat er einen Laser-Lötkopf für Industrieroboter entwickelt.

Damit werden Karosseriebleche so sauber zusammengelötet, dass sie sich ohne Nachbearbeitung direkt lackieren lassen. Zwar ist das Löten mit Lasern nicht grundsätzlich neu - neu ist aber, dass das Lötmittel mitten durch den Laserstrahl hindurch dorthin gebracht wird, wo es hin soll. Es erhitzt sich dabei schon vor und verteilt sich deshalb besser zwischen den Blechen. "Wir können Höhenunterschiede überbrücken, ohne die Orientierung des Bearbeitungskopfes zu verändern", erklärt der Erfinder. Zudem sei es möglich, geringe Ungenauigkeiten in den Bauteilen zu überbrücken, weil das neue Verfahren sehr viel höhere Toleranz habe. Vor allem könne der Roboter mit dem neuen Laser-Lötkopf fast doppelt so schnell arbeiten wie mit herkömmlichen Lötköpfen. 

Auch lassen sich Bleche dadurch in einem viel steileren Winkel aneinanderlöten. Das heißt aber nicht, dass die Autos deswegen in Zukunft eckiger sein müssen. "Nein, die werden wahrscheinlich runder und noch schöner", beteuert der Erfinder, denn die Designer hätten dadurch ganz neue Freiheiten gewonnen.

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