Laser im Nebel
FH Münster präsentiert einen Demonstrator auf der Weltleitmesse „World of Photonics“
Andre Bußmeier nimmt mit dem Lötkolben den letzten Feinschliff am Demonstrator vor. (Foto: FH Münster/Theresa Gerks)
Der adaptive Spiegel hat verschiedene Eigenschaften – das macht ihn für viele Anwendungen interessant. (Foto: FH Münster/Dr. Sven Verpoort)
Ein Blick in den Demonstrator: Der Laserstrahl durchläuft verschiedene Spiegel, Linsen und eine Nebelkammer. (Foto: FH Münster/Theresa Gerks)
Münster/Steinfurt (21. Juni 2019). Das Team vom Labor für Photonik an der FH Münster hat über die Jahre Spiegel mit besonderen Eigenschaften entwickelt: adaptive Spiegel, die ihre Oberflächenform verändern können. Diese Anpassungsfähigkeit bietet in Wissenschaft und Industrie große Chancen für verschiedenste Anwendungen. Zum Beispiel im Projekt „eVerest“, in dem die FH Münster mit sieben weiteren Partnern – darunter VW – daran forscht, wie sich individuelle Oberflächennarbungen für Innenraumelemente in Autos mit Lasern herstellen lassen, unter anderem für Armaturenbretter. Der ungefähr zwei Zentimeter große, kreisrunde Spiegel kann sich nach innen und nach außen wölben und damit die Fokuslage beeinflussen, das ist die Position der höchsten Lichtintensität eines Laserstrahls – mit einem Spiegel aus dem Badezimmer hat das also nichts mehr zu tun. Wie der adaptive Spiegel arbeitet, demonstriert das Laborteam mit einem Aufbau nächste Woche bei der „LASER World of PHOTONICS“ in München, der weltweit größten Messe für Lasertechnik und Optik.
„Es ist nicht so einfach, die Funktionsweise unseres Spiegels zu zeigen, denn er wölbt sich 3.000 Mal pro Sekunde, das ist mit dem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar“, erklärt Dr. Sven Verpoort, Mitarbeiter im Labor für Photonik. Für den Demonstrator, einen druckergroßen Würfel im Plexiglasgewand, hat Masterstudent Andre Bußmeier den Spiegel verlangsamt. „Wir arbeiten beim Demonstrator mit einem Laser im sichtbaren Spektralbereich. Normalerweise wird der Spiegel für Bearbeitungslaser eingesetzt, welche im Infrarotbereich arbeiten und eine 10.000-fach höhere Leistung aufweisen“, sagt Bußmeier. Richtig sehen kann man den Laser und den sich dynamisch ändernden Strahlverlauf, den der adaptive Spiegel hervorruft, in einer kleinen Nebelkammer innerhalb des Aufbaus. Ein Verdampfer aus einer E-Zigarette erzeugt Nebel, der im Zusammenspiel mit Spiegeln, Linsen und Teleskopen den wandernden Fokus des Laserstrahls sichtbar macht.
Die Fokuslage ist wichtig, denn hier weist der Laser den kleinsten Strahlquerschnitt und somit die höchste Intensität auf. Dies ist entscheidend für die Effizienz und Präzision während der Materialbearbeitung. „Mit Lasern lassen sich sehr schnell große, zweidimensionale Flächen abfahren und bearbeiten“, erklärt Verpoort. „Die Bearbeitung gekrümmter Oberflächen erfordert aber eine dynamische Anpassung der Fokuslage. Mit konventionellen Optiken, also zum Beispiel mit bewegten Linsen, ist eine ausreichend schnelle Fokuslagennachführung nur schwer zu erreichen, das liegt am vergleichsweise hohen Gewicht der Optiken. Unser Spiegel hingegen ist sehr leicht, und das ist der entscheidende Vorteil, denn dadurch lässt sich eine hohe Dynamik erreichen.“
Wie der adaptive Spiegel arbeitet und wie sich seine Verformung auf den Laserstrahl auswirkt, können Interessierte ab Montag (24. Juni) auf der „LASER World of PHOTONICS“ in München sehen. Das Team um Prof. Dr. Ulrich Wittrock betreut am Donnerstag (27. Juni) den Stand zum Verbundprojekt „eVerest“ (Halle A2, Stand 431).