ScanLine

Scanner mit extrem jitterfreier Synchronisation
zur hochpräzisen Strahlablenkung
für UKPL-Applikationen

UKP -ScanLine: X-Y-Z-Gantry mit montiertem 3-Achs-Galvanometer-Scanner (Quelle: ARGES GmbH)

Hohe Präzision
auch bei schnellen Pulswiederholraten

Um die Vor­züge der Ultra­kurz­puls­la­ser für genaue Bear­bei­tungs­re­sul­tate auch effek­tiv nut­zen zu kön­nen, ist es wich­tig, jeden ein­zel­nen Laser­puls prä­zise und repro­du­zier­bar mit­tels soge­nann­ter Scan­ner auf dem jewei­li­gen Werk­stück zu posi­tio­nie­ren. Dies erfolgt bis­her in der Regel mit beweg­li­chen Spie­geln. Für eine prä­zise Strahl­ab­len­kung stel­len Ultra­kurz­puls­la­ser jedoch eine große Her­aus­for­de­rung dar. Hohe Puls­wie­der­hol­rate mit eini­gen Tau­send bis zu eini­gen Mil­lion Schuss pro Sekunde stel­len sehr hohe Ansprü­che an die Geschwin­dig­keit und Prä­zi­sion der elek­tro-mecha­ni­schen Ablenk­ein­hei­ten. Mit zuneh­men­der Geschwin­dig­keit tre­ten hier z.B. auf Grund der Träg­heit Schlepp­feh­ler oder Puls­über­lapp auf, die es zu kom­pen­sie­ren gilt. Bis­her führt dies meist dazu, dass Pulse ver­wor­fen wer­den müs­sen und somit die eigent­lich mög­li­che Bear­bei­tungs­ge­schwin­dig­keit nicht erreicht wird. Höhere Puls­wie­der­hol­ra­ten kön­nen hier bei­spiels­weise die Behand­lungs­dauer bei laser­chir­ur­gi­schen Ein­grif­fen wesent­lich ver­kür­zen. Des Wei­te­ren wird die Puls­wie­der­hol­rate in der Regel vom Laser­re­so­na­tor bestimmt und kann nur bedingt von außen vor­ge­ge­ben wer­den. Häu­fig weist diese zusätz­lich noch eine sta­tis­ti­sche Schwan­kung auf, wel­che die Syn­chro­ni­sa­tion mit den Ablenk­ein­hei­ten erschwert. Dar­über hin­aus müs­sen alle Kom­po­nen­ten, wel­che den Strah­len­gang des Lasers fest­le­gen auch noch die hohen Puls­spit­zen­leis­tun­gen aus­hal­ten, um lange Stand­zei­ten in der Anwen­dung und somit einen wirt­schaft­li­chen Betrieb zu ermög­li­chen. Die ange­strebte Inno­va­tion des Ver­bun­des SCANLINE stellt eine neu­ar­tige Steue­rungs­ar­chi­tek­tur dar, wel­che es ermög­li­chen wird, sowohl den Laser als auch meh­rere Ablenk­ein­hei­ten unter­ein­an­der zu syn­chro­ni­sie­ren. Somit soll es mög­lich wer­den, ver­schie­dene Ablenk­sys­teme zu kom­bi­nie­ren und ihre jewei­li­gen Vor­teile aus­zu­nut­zen. So soll z.B. der Schlepp­feh­ler, wel­cher bei gal­va­ni­schen (mecha­ni­schen) Scan­nern bei schnel­len Bewe­gun­gen auf­tritt, durch zusätz­li­che kleine, dafür aber schnel­lere Ablen­kun­gen durch elek­tro-opti­sche Kris­talle kom­pen­sier­bar wer­den.

Neue Ansteuerung ermöglicht
effektive Kombination verschiedener Ablenksysteme

Im Ver­bund ist daher eine neu­ar­tige Steue­rungs­ar­chi­tek­tur zu ent­wi­ckeln, wel­che auf einer hoch­fre­quen­ten Punkt­wolke basiert. Alle an der Strahl­ab­len­kung betei­lig­ten Takte wer­den dabei von einem deut­lich höher fre­quen­ten Takt als bis­her üblich durch Tei­lung syn­the­ti­siert bzw. wird die­ser Mas­ter­takt durch Mul­ti­pli­ka­tion aus den Eigen­tak­ten der Kom­po­nen­ten erzeugt. Außer­dem wer­den auch neue Fer­ti­gungs- und Beschich­tungs­tech­ni­ken für eine höhere Prä­zi­sion und Leis­tungs­fes­tig­keit der Ablenk­ein­hei­ten und Fokus­sier­op­ti­ken erforscht, damit diese der neuen Steue­rung prä­zise fol­gen kön­nen und län­gere Stand­zei­ten auf­wei­sen. Vor­aus­set­zung zur Errei­chung die­ser Ziele ist ein For­schungs­ver­bund aus Part­nern mit hohen Kom­pe­ten­zen auf den jewei­li­gen Gebie­ten, wel­cher alle Stu­fen der Wert­schöp­fung am Indus­trie­stand­ort Deutsch­land abdeckt. Deut­sche For­schungs­ein­rich­tun­gen ste­hen gemein­sam mit den Unter­neh­men in der Laser­an­wen­dung welt­weit an der Spitze der For­schung. Diese Stel­lung gilt es zu ver­tei­di­gen und wei­ter aus­zu­bauen, um so die Zukunfts­tech­no­lo­gie “Ultra­kurz­puls­la­ser“ in Deutsch­land nach­hal­tig zu eta­blie­ren, qua­li­fi­zierte Arbeits­plätze lang­fris­tig zu sichern und zahl­rei­che neue zu schaf­fen.

Koordinator

Markus Guggenmos
ARGES GmbH
Werk 4
92442 Wackersdorf
Tel.: 09431 / 7984-0
E-Mail: guggenmos@ARGES.de

Projektvolumen

5,9 Mio. €
(ca. 54,1% Förderanteil durch das BMBF)

Projektlaufzeit

1.4.2012 — 30.9.2015

Projektpartner

Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung Teil des Photonik Forschung Deutschland-Programms