Finalisten des Innovation Award Laser Technology 2014 stehen fest

Von der online-Einschweißtiefenmessung über Femtosekunden-Lasersysteme für 3D Glasbearbeitung bis hin zur Laser Fired Contact Technologie für die Produktion effizienter Si-Solarzellen.

Bild 1: Sprecher Team 1: Dr. Yves Bellouard © Bart van Overbeke

Bild 2: Mit dem FEMTOPRINT–System erzeugte Strukturen in Glas © TU/e (Y. Bellouard)

Bild 3: Sprecher Team 2: Dr. Markus Kogel-Hollacher © Precitec Optronik GmbH, Neu-Isenburg

Bild 4: Topographiemessung einer laserstrukturierten Werkzeugstahloberfläche © Fraunhofer IPT, Aachen

Bild 5: Sprecher Team 3: Dr. Ralf Preu © Fraunhofer ISE, Freiburg

Bild 6: Der Laser Fired Contact (LFC) Prozess mit einem JenLas® Scheibenlaser und einem Galvo-Scanner ermöglicht die Herstellung von bis zu 20.000 Kontakten pro Sekunde in PERC-Solarzellen © Fraunhofer ISE, Freiburg

25.04.14

Arbeitskreis Lasertechnik AKL e.V. / European Laser Institute ELI

Die internationale Jury des Innovation Award Laser Technology 2014 hat aus 23 Wettbewerbern die drei Finalisten ausgewählt. Die Finalisten (in alphabetischer Reihenfolge der Teamsprecher) sind:

Team 1

Femtosekunden-Lasersystem für die 3D-Mikro- und Nano-Bearbeitung von Glas (FEMTOPRINT)
Teamsprecher: Dr. Yves Bellouard, Eindhoven University of Technology, NL

Ziel des im Mai 2013 abgeschlossenen europäischen Verbundprojektes „FEMTOPRINT“ war die Entwicklung eines „3D-Druckers“ als Tischgerät für die Herstellung von Nanostrukturen in Mikrosystemkomponenten aus Glas. Nutzer aus Industrie und Forschung sollen damit in die Lage versetzt werden, ihre eigenen Mikrosysteme schnell ohne großen apparativen Aufwand und speziellem Expertenwissen herzustellen.

Auf der Basis tiefgehender Forschungsarbeiten wurde in den letzten drei Jahren ein Prototyp des FEMTOPRINT-Systems für die Mikro- und Nanobearbeitung von Glas entwickelt. Er wird einer großen Nutzergemeinschaft die Möglichkeit zur erschwinglichen Fertigung von Mikrosystemen vor Ort ermöglichen. Das FEMTOPRINT-System kombiniert in einem Tischgerät die Femtosekunden-Laser-Technologie mit einem innovativen 3D-Positioniersystem und einer ausgefeilten Prozessführung. Das System wird inzwischen durch die Schweizer Firma FEMTOprint SA - eine Ausgründung aus dem Forschungsprojekt – kommerzialisiert.

Die Innovation ist interessant für alle Branchen, die mikrostrukturierte Glasmaterialien nutzen. Herausragende Anwendungen wurden bereits demonstriert: Biochips zur Überwachung von Algenwachstum, transparente Aktuatoren, neuartigePolarisationskonverter für optische Wirbel, neue Formverfahren und ein optisches 5DSpeichermedium.

Team 2

Messung der Einschweißtiefe und der Topographie in der Laser-Materialbearbeitung mit Hilfe der Kurzkohärenz-Interferometrie
Teamsprecher: Dr. Markus Kogel-Hollacher, Precitec Optronik GmbH, Neu-Isenburg, D

Die Innovation besteht in der Entwicklung einer Echtzeit-Sensortechnologie auf der Basis der Kurzkohärenz-Interferometrie, die die Tiefe der Dampfkapillare beim Laserschweißen, den Materialabtrag beim Laserstrukturieren oder den Materialauftrag bei der generativen Fertigung exakt messen kann. Licht mit kleiner Kohärenzlänge wird in der Interferometrie genutzt, um die Entfernung streuender Materialien wie der menschlichen Haut zu messen.

In 2006 begann die Precitec Optronik GmbH mit ersten Versuchen mittels Kurzkohärenz-Interferometrie zur Ermittlung potentieller Technologien zur Abstandsmessung beim Remote-Laserschweißen. 2009 starteten die Precitec Optronik GmbH und das Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie IPT ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördertesVerbundprojekt, um diese Technologie für die hochpräzise Topographie-Messung bei Laserstrukturierungsprozessen weiterzuentwickeln. Basierend auf dem erarbeiteten Know-How wurde nach einigen evolutionären Schritten die Kurzkohärenz-Interferometrie an die Laseranwendungen angepasst. Im September 2013 stellte das Projektteam ein kommerzielles System mit der Bezeichnung "In-Process Depth Meter IDM" der Öffentlichkeit vor. Die bisher gesammelten Erfahrungen zeigen, dass sich mit diesem System präzise Tiefenwerte oder Oberflächenstrukturen strahlkoaxial erfassen lassen.

Anwendungsfelder sind fast alle Industriebranchen, die Laser für die Materialbearbeitung nutzen. Sie reichen vom Tiefschweißen über abtragende bis hin zu generierenden Verfahren. Typische Beispiele sind die Online-Messung der Einschweißtiefe beim Tiefschweißen im Karosseriebau oder die Online-Topographie-Bestimmung der strukturierten Werkzeugoberflächen beim Abtragprozess mit Kurzpulslasern im Werkzeugbau.

Team 3

Laser Fired Contact (LFC) Technologie für die Produktion von hocheffizienten Silizium-Solarzellen
Teamsprecher: Dr. Ralf Preu, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg, D

Ralf Preu und sein Team entwickelten im Jahr 2000 die Laser Fired Contact (LFC) Technologie. 2008 änderten sich die wirtschaftlichen Umstände für die Einführung von PERC-Zellen maßgeblich und es zeigte sich, dass die bereits etablierten Dickfilmelektroden mit einer 20-30 μm dicken siebgedruckten porösen Aluminium-Schicht auch für die Fertigung von PERC-Zellen benutzt werden können. Dementsprechend musste der Laserprozess völlig neu angepasst werden. Diese Entwicklung wurde erfolgreich im Verbundprojekt “Laser Fired Contact – Cluster” (LFCC) ausgeführt.

Ein Schlüsselelement für den Erfolg des Verfahrens war die Verwendung längerer Laserpulse bis in den Mikrosekundenbereich, um die porösen siebgedruckten Schichten zu durchdringen. Die Kombination von längeren Pulsen mit hohen Energien wurde in den letzten Jahren durch die Kommerzialisierung des Scheibenlasers verfügbar.

In einem Nachfolgeprojekt wurde der LFC Prozess von 2009 bis 2010 im Entwicklungszentrum der Firma Q Cells in eine Pilotlinie integriert und über ein Jahr lang erfolgreich getestet. Mit der Nutzung des LFC-Verfahrens konnte Q-Cells mehrere Weltrekorde aufstellen: Zellen- und Moduleffizienzen von 19,5% für großflächige multikristalline Silizium-Solarzellen und 18,5% für Module in Standardgröße wurden erreicht. Schließlich wurde die LFC-Technologie im Jahr 2012 in die Serienfertigung integriert. Inzwischen wurden etwa eine Million Photovoltaik-Module mit LFC-Technologie produziert und verbaut. Die herausragende Leistung dieser Module im Vergleich zur Standardtechnologie wurde bei mehreren Feldtests bestätigt.

Der Preis

Die Platzierungen der Teams werden auf der offiziellen Preisverleihung am 7. Mai 2014 im Aachener Rathaus im Rahmen des International Laser Technology Congress AKL´14 bekannt gegeben. Der Gewinner - als Sprecher des erstplatzierten Teams - erhält das Preisgeld in Höhe von 10.000 Euros und wird mit den Ehrenmitgliedschaften der Preis verleihenden Gesellschaften Arbeitskreis Lasertechnik e.V. und European Laser Institute ELI ausgezeichnet.

Der Innovation Award Laser Technology wird vom Arbeitskreis Lasertechnik e.V. und dem European Laser Institute ELI alle 2 Jahre als europäischer Wissenschaftspreis verliehen. Er richtet sich sowohl an Einzelpersonen als auch an Projektgruppen, deren Fähigkeiten und Engagement zu einer herausragenden Innovation auf dem Gebiet der Lasertechnik geführt haben. Die abgeschlossenen wissenschaftlichen und technologischen Arbeiten befassen sich im Kern mit der Nutzung und Erzeugung von Laserlicht zur Materialbearbeitung und haben zu einem belegbaren wirtschaftlichen Nutzen für die Industrie geführt. Die internationale Jury des Innovation Award Laser Technology 2014 besteht aus 9 Vertretern aus Industrie und Wissenschaft.

Weitere Informationen

zum Innovationspreis und den Finalisten unter www.innovation-award-laser.org

Ansprechpartner

Axel Bauer
Geschäftsführer des Arbeitskreis Lasertechnik
Tel: 0241/8906-194
Email: axel.bauer@akl-ev.de

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