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Presseinformation

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Presseinformation                                                               28. Juli 2009




                                           KOMET: Radial polarisierter Laserstrahl
                                           ermöglicht höchste Präzision und
                                           Effizienz bei der Laser-
                                           Materialbearbeitung


                                           Die Jahreskapazität von Solarzellen aus Foliensilizium
                                           liegt in Deutschland bei ca. 50 Mio. Wafern, laut
                                           Prognosen soll diese Zahl bis 2012 auf 500 Mio. Wafer
                                           steigen. Diese Entwicklung fordert von den Herstellern
                                           eine Ausweitung der Produktionskapazität bei
                                           höchsten Präzisionsansprüchen und gleichzeitiger
                                           wirtschaftlicher Effizienz. Unternehmen der
                                           Solarzellentechnik und Laserspezialisten aus dem
                                           Bereich des Feinschneidens haben sich im
                                           Kooperationsprojekt KOMET zur Lösung dieser
                                           Aufgabe zusammengeschlossen. Ziel des Projektes ist
                                           es unter anderem, mithilfe eines neu entwickelten
                                           Laserkonzeptes den Durchsatz der Siliziumzellen um
                                           bis zu 50% zu erhöhen und dabei die Qualität der
                                           Produkte erheblich zu verbessern.


                                           Am 18. Februar 2009 startete das BMWi geförderte
                                           Verbundprojekt KOMET. Der Name ist hier Programm:
                                           Entwickelt werden soll ein „Kompakter Festkörperlaser für
                                           effizienten Materialabtrag mit radial polarisiertem Licht“.
                                           Beteiligt sind die Forschungseinrichtungen Laser-
                                           Laboratorium Göttingen LLG, das Fraunhofer-Institut für
                                           Lasertechnik ILT und der Informatiklehrstuhl der Universität
                                           Erlangen-Nürnberg sowie sieben Industriepartner.
                                           Gemeinsam planen sie bis 2012 die Entwicklung eines
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT   modular aufgebauten Festkörperlasers zum
Marketing und Kommunikation                Präzisionsschneiden und -bohren mit deutlich verbesserter
Dipl. Phys. Axel Bauer
Steinbachstraße 15
                                           Strahlqualität und einer Steigerung der Schneideffizienz von
52074 Aachen                               bis zu 50%.
Telefon 0241 8906-194
Fax 0241 8906-121
axel.bauer@ilt.fraunhofer.de
                                           Eine entscheidende Rolle hinsichtlich Qualität und Effizienz
www.ilt.fraunhofer.de                      bei der Lasermaterialbearbeitung spielt der
                                                                                  28. Juli 2009
                                                                                  Seite 2




                                           Polarisationszustand des Lichtstrahls, also die Richtung der
                                           Schwingung seines elektrischen Feldes. Von ihm hängt unter
                                           anderem auch seine Fokussierbarkeit ab. Bislang wird beim
                                           Feinschneiden sprödharter Materialien wie beispielsweise
                                           Silizium ein Laser mit zirkular polarisiertem Strahl eingesetzt.
                                           Seine Schnittqualität ist im Gegensatz zum linear
                                           polarisierten Strahl von der Schneidrichtung unabhängig. Der
                                           Einsatz des Laserstrahls mit zirkularer Polarisation ermöglicht
                                           für die industrielle Anwendung Ergebnisse, die dem Stand
                                           der Technik entsprechen.

                                           Mehr Wirtschaftlichkeit durch höhere
                                           Einkopplungseffizienz

                                           An dieser Stelle setzt das Projekt KOMET an: Um die
                                           Einkopplungseffizienz und die Fokussierbarkeit des
                                           Laserstrahls unter Beibehaltung der Richtungsunabhängigkeit
                                           weiter zu steigern, planen die Projektpartner nun den Einsatz
                                           radial polarisierten Lichts. Ein radial polarisierter Laserstrahl
                                           weist eine um bis zu 30% verbesserte Absorption auf als der
                                           zirkular polarisierte Strahl. Einkopplungsverluste werden so
                                           vermindert. Die radial-symmetrische Polarisation führt zu
                                           einer wesentlich verbesserten Schnittqualität.

                                           Am Beispiel Solartechnik wird deutlich, welche konkreten
                                           Vorteile mit dem innovativen Konzept erreichbar sind. 200
                                           Mikrometer dünne Siliziumzellen (Foliensilizium) werden
                                           derzeit mit einer Schnittfugenbreite von einigen 10
                                           Mikrometern bearbeitet. Durch den Einsatz eines Lasers mit
                                           radial polarisiertem Strahl lässt sich dieser Schneidprozess
                                           wirtschaftlich und qualitativ erheblich optimieren: Eine
                                           Beschleunigung des Schneidprozesses um bis zu 50% und
                                           eine entsprechende Erhöhung der Produktionskapazität kann
                                           realisiert werden. Außerdem wird eine wesentlich höhere
                                           Schnittpräzision erzielt. Unter optimalen Bedingungen ist der
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT   Fokusbereich des radial polarisierten Strahls um bis zu 60%
Presse und Öffentlichkeitsarbeit           kleiner als bei konventionell erhältlichen Lasern. Die nutzbare
Dipl. Phys. Axel Bauer                     Fläche des Bearbeitungsmaterials kann auf diese Weise
Steinbachstraße 15
52074 Aachen                               maximiert werden. Auch für das Laser-Dicing von
Telefon 0241 8906-194                      Siliziumwafern ist das neue System von großem Interesse.
Fax 0241 8906-121
axel.bauer@ilt.fraunhofer.de
www.ilt.fraunhofer.de
                                                                                28. Juli 2009
                                                                                Seite 3




                                           In einem ersten Schritt entwickelt das federführende LLG
                                           einen externen Polarisator zur Erzeugung radial polarisierten
                                           Lichts. In Vorversuchen überprüfen und optimieren die
                                           Forscher aus Göttingen gemeinsam mit der Universität
                                           Erlangen-Nürnberg den Polarisator hinsichtlich seiner
                                           Funktionsfähigkeit und stellen diesen anschließend dem
                                           Fraunhofer ILT für die Erprobung zur Verfügung. In Aachen
                                           soll der Prototyp dann unter produktionsnahen Bedingungen
                                           mit der dort vorhandenen Anlagentechnik getestet werden.
                                           „Mit dem radial polarisierten Laser werden wir in
                                           Zusammenarbeit mit unseren Projektpartnern aus der
                                           Industrie Schneidversuche an Werkstücken durchführen. Auf
                                           Basis unseres Know-hows und unserer Ausrüstung in der
                                           Messtechnik können wir die Bauteile anschließend
                                           qualifizieren und so die Brücke von der Forschung zum
                                           Endanwender schlagen.“, erläutert Dr. Jens Schüttler,
                                           Projektleiter KOMET am Fraunhofer ILT. In einem weiteren
                                           Schritt plant das Konsortium die Bereitstellung eines
                                           leistungsfähigen, industriell einsetzbaren Festkörperlasers,
                                           der ohne externe Bauelemente radiale Polarisation erzeugt.
                                           Bei einer Wellenlänge von 1064 nm soll der Laser
                                           Ausgangsleistungen von einigen 100 mW (Master Oszillator)
                                           bzw. von bis zu 30 W (Power Amplifier) emittieren. Ein
                                           weiteres Anwendungsgebiet des neuartigen Laserkonzeptes
                                           ist die Medizintechnik, insbesondere die präzise Bearbeitung
                                           von Stents.

                                           Folgende Industriepartner sind an dem Projekt KOMET
                                           beteiligt: InnoLas GmbH, WACKER SCHOTT Solar GmbH,
                                           ADMEDES Schuessler GmbH, Advanced Laser Separation
                                           International N.V., LAS-CAD GmbH, FEE GmbH und
                                           Schumacher Elektromechanik GmbH.




Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT   Bildunterschrift:
Presse und Öffentlichkeitsarbeit           Bild1: KOMET-Konsortium aus Industrie, Forschung und
Dipl. Phys. Axel Bauer                     Wissenschaft. Bildquelle: LLG.
Steinbachstraße 15
52074 Aachen
                                           Bild2: Vergleich der Einkopplung von linear und radial
Telefon 0241 8906-194                      polarisierter Laserstrahlung in Materie. Bildquelle: LLG.
Fax 0241 8906-121
axel.bauer@ilt.fraunhofer.de
www.ilt.fraunhofer.de
                                                                                 28. Juli 2009
                                                                                 Seite 4




                                           Ansprechpartner im Fraunhofer ILT
                                           Für Fragen stehen Ihnen unsere Experten zur Verfügung:

                                           Dr. Jens Schüttler
                                           Abteilung Modellierung und Simulation
                                           Telefon +49 241 8906-680
                                           jens.schuettler@ilt.fraunhofer.de

                                           Dipl.-Ing. Andreas Dohrn
                                           Abteilung Mikrostrukturierung
                                           Telefon +49 241 8906-202
                                           andreas.dohrn@ilt.fraunhofer.de

                                           Prof. Dr. Wolfgang Schulz
                                           Leiter Abteilung Modellierung und Simulation
                                           Telefon +49 241 8906-204
                                           wolfgang.schulz@ilt.fraunhofer.de

                                           Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
                                           Steinbachstraße 15
                                           52074 Aachen
                                           Tel. +49 241 8906-0
                                           Fax. +49 241 8906-121
                                           www.ilt.fraunhofer.de




Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Presse und Öffentlichkeitsarbeit
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52074 Aachen
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