Im Rampenlicht ganz Deutschlands

Prof. Horst Exner

Derzeit befindet sich der Neubau in der Planungsphase. Bis 2014/2015 soll dieser am Standort der alten Reithalle in Mittweida mit einer Gesamtfläche von 2500 m² fertiggestellt werden. Für das gesamte Bauvorhaben steht eine Summe von ca. 21 Millionen Euro zur Verfügung.

Mit dem Konzept zur Ausrichtung der Laserforschung auf Hochrate- und Nanotechnologien in einem Instituts-Neubau konnte sich die Laserforschungsgruppe 2011 als eine von zwei Fachhochschule vor dem Wissenschaftsrat Deutschlands durchsetzen. Dies war ein ganz besonderer Ruhm, da ein Forschungsbau bisher nur an Universitäten vergeben wurde. Dem Ganzen folgte eine Ausschreibung des Sächsischen Immobilien- und Bau-Managements (SIB). Insgesamt wurden hierfür über 20 Vorschläge eingereicht.

Eine Auswahlkommission, bestehend aus der Kanzlerin der Hochschule, Frau Bäßler, dem Verantwortlichen für den Forschungsbau, Herrn Prof. Exner, sowie Vertretern aus dem SIB und dem Sächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst, entschied sich nach zwei Durchgängen schließlich für den Entwurf vom „pbr Planungsbüro Rohling AG, Architekten und Ingenieure Jena“.

„Gegenwärtig wird der Gebäudevorschlag nach den konkreten Maßgaben des Laserinstitutes der Hochschule als zukünftiger Nutzer unter Aufsicht des SIB überarbeitet“, so Professor Exner. Bereits jetzt arbeiten alle erforderlichen Planer unter anderem für Belüftung, Statik und Elektrik zusammen, damit das Gebäude den besonderen Anforderungen der Laseranlagen gerecht wird. Mit einem zukunftsweisenden Energiemanagement der Laseranlagen durch Wärmerückgewinnung sollen die Betriebskosten niedrig gehalten werden. Bis Ende 2012 sollen die Planung sowie die Ausschreibung der einzelnen Baugewerbe abgeschlossen sein, so dass im nächsten Jahr mit dem Bau begonnen werden kann.

Im neuen Laserinstitut soll sich insbesondere der Forschung im Nano- und Mikrobereich wie auch den Hochrate- Laserverfahren gewidmet werden. Dieses hat zur Folge, dass neue industrielle Bearbeitungsmethoden entstehen. Zudem ergeben sich mit den Forschungsmöglichkeiten neue Einsatzgebiete des Lasers in Industrie und Fertigung. Mit den dann vorhandenen neuen Büroarbeitsplätzen können noch mehr, auch internationale, Studenten und Absolventen in die Forschung eingebunden werden.

Zwar kann der Forschungsbau erst in naher Zukunft bewundert werden, aber eins lässt sich jetzt schon sagen: „Die Laserforschung in Mittweida“, so Prof. Exner, „steht mit diesem Bau im Rampenlicht ganz Deutschlands“.

Innoprofile-Nachwuchsforscher am Laserinstitut

Dieses Forschungsgebiet ist mittlerweile so erfolgreich, dass es seit Anfang des Jahres sogar zwei Projekte gibt: „Rapid Micro/Hochrate – Laserbearbeitung“ und „Hochrate Micro/Macro Cladding“.

Im Projekt „Rapid Micro/Hochrate – Laserbearbeitung“ werden schnelle Laserprozesse in  großer Vielfalt unter Einsatz von Polygonspiegelscannern untersucht. Diese sind im Prinzip aufgebaut wie in einem Laserdrucker, nur dass hier mit wesentlich höherer Leistung gearbeitet wird. „Im Laserdrucker werden kleine Laser mit einer Leistung im Milliwatt-Bereich verwendet. In unserem Projekt hingegen kommen Hochleistungslaser im Kilowatt-Bereich zum Einsatz“, so Robby Ebert, Leiter der ursprünglichen Innoprofile – Gruppe. Der Spiegel dreht sich mit hoher Drehzahl von 10.000 U/min, so dass der Laserstrahl zeilenweise über die Oberfläche geführt wird. Im Extremfall soll mit diesem Prinzip in einer Sekunde eine Fläche von einem Quadratmeter bestrahlt werden. Anwendung findet das Verfahren in der Oberflächenoptimierung von Blechen, beispielsweise in der Automobilfertigung oder Oberflächenbearbeitung für die Photovoltaik.

Im Projekt „Hochrate Micro/Macro Cladding“ widmet sich die zweite Forschergruppe der Entwicklung von neuen Technologien zur Erzeugung von Mikrostrukturen und Beschichtungen mit Laserstrahlung und Pulverauftrag. Gefördert werden beide Projekte von der Innovationsoffensive des BMBF – Unternehmen Region – für die Neuen Länder.

Das Besondere an beiden Projekten ist die Zusammenarbeit mit insgesamt 15 Firmen der Region sowie weltweit tätigen Konzernen wie ThyssenKrupp und VW. „Eine solche Vielfalt an Zusammenarbeit kann sonst kaum eine Forschergruppe aufweisen, zumindest nicht an unserer Hochschule“, so Robby Ebert weiter. Insgesamt arbeiten bei beiden Gruppen sieben Mitarbeiter des Laserinstitutes, gemeinsam mit den Professoren Horst Exner und Udo Löschner sowie Studenten der Fächer Photonik und Lasertechnik. Dennoch werden derzeit Mitarbeiter gesucht, die sich bei Interesse bei der Personalstelle der Hochschule Mittweida bewerben können. Auch Studenten können als studentische Hilfskräfte in den Projekten mitarbeiten.

Nach Beendigung der Forschungsphase sollen die neuen Technologien so schnell wie möglich ihren Einsatz innerhalb der kooperierenden Firmen finden. Mit beiden Projekten ist ein weiterer Grundstein für den Neubau des neuen Laserinstitutsgebäudes gelegt, da unter anderem der Ausbau der Hochrate-Laserbearbeitung den Wissenschaftsrat von der Notwendigkeit des Neubaus für die deutsche Forschungslandschaft überzeugt hatte.

Laserforschung startet Millionen-Projekt

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Zu dem Großprojekt zählen neben dem Laserinstitut der Hochschule auch drei Firmen aus der Umgebung; Laservorm GmbH, ProCon GmbH und die Kühn Email GmbH.

Ziel es ist in einem Zeitraum von drei Jahren neue Technologien zur Erzeugung von Mikrostrukturen und Beschichtungen mit Laserstrahlung und Pulverauftrag zu entwickeln.

Um das Ganze ein wenig zu verdeutlichen, hier ein paar Beispiele der Anwendung: in der Druckindustrie und der Lebensmittelindustrie werden damit Oberflächen optimiert. In der Luftfahrtindustrie dient das Projekt zur Verbesserung von Tragflächen und Turbinenschaufeln. Das Besondere an dem Projekt ist, dass erstmals weltweit spezielle Emaille-Schichten mit dem Laser aufgebracht werden sollen.

Die Fördergelder von über einer Million Euro stammen aus der BMFB-Innovationsoffensive – Neue Länder – Unternehmen Region.

„Für das Laserinstitut ist das Projekt ein weiterer Meilenstein hin zu einer der führenden Einrichtungen bei den Hochrate-Technologien mit Laserstrahlung“, erläutert Robby Ebert, der gemeinsam mit dem Institutsdirektor Prof.  Horst Exner, die Gruppe leitet. „Das Projekt ist nunmehr das Vierte in diese Forschungsrichtung. Es wurde aus der Innoprofile-Nachwuchsforschergruppe geboren“, so Ebert weiter.

Die dort entwickelte Technologie soll im Projekt hohe Produktivität erlangen. Die Firmen haben so die Möglichkeit nach Beendigung der Forschungsphase zeitnah die Ergebnisse in Produkte umzusetzen.

Willkommen in der Laser- Welt!

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Mikrostruktur mit Haar

Der Umgang mit Lasern ist mittlerweile so beliebt, dass sich bereits ganze Messen diesem Thema widmen. So auch die internationale Fachmesse für Laser-Materialbearbeitung „Lasys“, die vom 12. bis 14. Juni ihre Pforten in Stuttgart öffnete.

Die Forschung zum Einsatz der Lasertechnik wird an unserer Hochschule großgeschrieben. Da wundert es kaum, dass unter den 178 Ausstellern auch das Laserinstitut der HSMW und der Laserinstitut Mittelsachsen e.V. vertreten waren. Ziel des Instituts war es, seine Technologien und Kompetenzen vor einem fachkundigen Publikum zu präsentieren und dadurch neue Kontakte mit Forschungspartnern zu knüpfen. Damit sich die Studienrichtung „Lasertechnik“ an der Hochschule weiter entwickeln kann, wurde zudem für das Studium und die Internationale Wissenschaftliche Konferenz Mittweida an der Hochschule im Oktober geworben. Der Verein und die GmbH hofften hingegen auf neue Dienstleistungsaufträge.

Mit dem Anliegen der Messe, Trends und Neuheiten auf dem Gebiet der Laser-Materialbearbeitung zu zeigen, wurden letztlich über 5.200 Besuchern angelockt. Unter ihnen waren Vertreter aus Bereichen des Maschinenbaus, der Automobilbranche, der metallbe- und verarbeitenden Industrie, sowie dem Elektronik- und Elektrogewerbe -und der optischen Industrie.

„Neue Trends erkannt“

„Die Bedeutung der Ausstellung liegt im hochwertigen industriellen Umfeld in Baden-Württemberg; dies bedeutet aktive Forschung und Entwicklung, wesentlich mehr als in Sachsen“, so Dipl.-Phys. Robby Ebert, Mitarbeiter im Laserinstitut, „dadurch kommen Anfragen, die innovative Lösungen benötigen und diese gewissermaßen provozieren.“

Ein Zusammentreffen mit potentiellen Partnern auf hohem technologischem Niveau bedeutet natürlich auch immer eine Weiterentwicklung der eigenen Fähigkeiten.

„Wir haben neue Trends auf der Messe erkannt. Zum Beispiel dringen Ultrakurzpulslaser mit hoher Leistung in immer mehr Branchen ein“, so Ebert weiter.

Erfolgreicher Abschluss

Statt vieler Worte setzten das Institut und der Verein auf Visualisierungen. So wurde in einer Power-Point-Präsentation das Institut mit seinen aktuellen Ergebnissen in der Forschung dargestellt. In einer Vitrine konnten Demonstratorteile zu den innovativen Technologien bestaunt werden. Das Konzept schien aufzugehen. Nach drei Tagen auf dem Gelände der Messe Stuttgart dürfen sich beide Einrichtungen nun über 30 Anfragen freuen. Darunter sind sowohl mögliche Forschungspartner als auch als  Dienstleistungsaufträge.

Wie sich diese Kontakte weiter entwickeln, wird sich in den nächsten Wochen zeigen. Aber schon jetzt lässt sich sagen, dass die Messe ein voller Erfolg für das Laserinstitut war. Und auch 2014, bei der nächsten „Lasys“, wird unser Laserfachbereich der Hochschule wieder zu finden sein.

Nachwuchsforscher: Superharte Schichten und innovative Mikrostrukturen

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LAMIS, das steht für Laserpulsabscheidung von Schichten und Lasermikrostrukturierung von Festkörpermaterialien und stellt eine fakultätsübergreifende Zusammenarbeit zwischen den Fakultäten Mathematik/Naturwissenschaften/Informatik und Maschinenbau dar. Insgesamt sechs Nachwuchsforscher beschäftigen sich im Rahmen des Forschungsprojektes seit drei Jahren mit Mikrostrukturen und Hartstoffschichten.

Grundlagenforschung vom Maschinenbau bis zur Biotechnologie

Anwendung finden die Forschungsergebnisse beispielsweise im industriellen Maschinenbau, wo durch die Erzeugung superharter Schichten auf Kohlenstoffbasis, fast Diamanthärte erreicht wird. Damit verringert man z.B. den Verschleiß an Bohrern, vermindert dadurch die Reibung und kann die Standzeiten dieser beschichteten Werkzeuge deutlich erhöhen.

In der Biotechnologie lässt sich durch Mikrostrukturen und Beschichtungen Zellwachstum fördern oder hemmen. So können bestimmte Kombinationen aus Schichten und Strukturen zum Beispiel das Anwachsen von verschiedenen Zellen z.B. auf beschichteten Implantaten begünstigen.

Die jungen Forscher präsentieren ihre Ergebnisse auf Tagungen, halten Vorträge und veröffentlichen Artikel in Fachmagazinen. Das oberste Ziel der ESF geförderten Projekte ist die Weiterqualifizierung von Absolventen der Hochschule. Das funktioniert so gut, das Katja Günther nach Abschluss des Projekts im Sommer einen Job bei Creavac, einer Vakuumbeschichtungsfirma in Dresden, antritt. Sie ist eine der sechs Nachwuchsforscher und Forscherinnen und hat Physikalische Technik in der Spezialisierungsrichtung Lasertechnik studiert.

Eine weitere Zusammenarbeit mit der Hochschule Mittweida sieht sie als ausdrücklich erwünscht an, da die Hochschule Mittweida mit sehr hoher fachlicher Kompetenz sowie den verschiedensten modernsten Messtechniken ausgerüstet ist.

Auch nach Projektende geht es weiter

Auch nach dem offiziellen Projektende im August wird in Mittweida weiter in Richtung Lasermikrobearbeitung und superharte Schichten geforscht. Prof. Weißmantel, Studiendekan für Physikalische Technik, verweist auf das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt „Schimasuma“ (Schichtstapel und Nanokompostite aus superhartem Material) und ein Verbundprojekt mit der Firma 3D-Micromac AG aus Chemnitz.

Studierende können sich im Laserinstitut als studentische Hilfskraft bewerben oder dort im Rahmen ihrer Abschlussarbeit forschen. Gesucht werden Studenten der Fachrichtungen Lasertechnik, Maschinenbau, Automatisierungstechnik und Informatik.