NACH OBEN

Mikrobearbeitung


Laserschmelzen von NiTi


Drahtaktoren aus Formgedächtnislegierungen gewinnen aufgrund ihrer herausragenden aktorischen und sensorischen Funktionalitäten besonders in anspruchsvollen Leichtbauanwendungen in Luft- und Raumfahrttechnik an Bedeutung. Die Integration in Aktuator Systeme ist jedoch nach wie vor eine Herausforderung. Am Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik wurde in einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Kooperationsprojekt mit der Ingpuls GmbH im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand ein Verfahren für die formschlüssige Anbindung mittels Schmelzkugeln entwickelt. In einem aktuellen ZIM-Projekt werden darauf aufbauend Anbindungstechniken speziell für Leiterplatinen untersucht.

  • M. Schuleit, M. Becher, F. Franke, B. Maaß, und C. Esen, „Development of form-fit connection for NiTi shape memory wire actuators using laser processing“, in 11th CIRP Conference on Photonic Technologies [LANE 2020], Sep. 2020, Bd. 94, S. 546–550. doi: 10.1016/j.procir.2020.09.180
  • M. Schuleit, B. Theren, P. Maack, B. Kuhlenkötter, und C. Esen, „Investigation of minimal strokes of NiTi shape memory wires using laser activation“, in 11th CIRP Conference on Photonic Technologies [LANE 2020], Sep. 2020, Bd. 94, S. 542–545. doi: 10.1016/j.procir.2020.09.179.

Marvin Schuleit, M.Sc., Raum ID 05/625, Tel. 0234 / 32 29083, E-Mail: schuleit@lat.rub.de

Prof. Dr.-Ing. Cemal Esen, Raum ID 05/643, Tel. 0234 / 32 25697, Mail: esen@lat.rub.de

Mikroschweißen von Cu


Das Lasermikrofügen von Kupfer eignet sich zur Erzeugung von Verbindungen, die mechanisch wesentlich robuster als Lötverbindungen sind und eine höhere elektrische Leitfähigkeit sowie Wärmeleitfähigkeit besitzen. Beim Einsatz von Nahinfrarotlasern bleibt jedoch die niedrige Reproduzierbarkeit des Fügeergebnisses eine Herausforderung. Grund hierfür ist der temperaturabhängige Verlauf von Absorptionsgrad und Wärmeleitung, insbesondere die jeweils sprunghafte Änderung am Schmelzpunkt. 
Am Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik wurden in einem von der deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt die Ursachen für die niedrige Reproduzierbarkeit des Prozesses untersucht. In einem aktuellen Folgeprojekt werden auf diesen Erkenntnissen aufbauend Lösungsansätze zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit untersucht.

  • M. Mattern und A. Ostendorf, „Temperature-dependent reflectivity of unpolished rolled copper for near infrared lasers“, gehalten auf der Lasers in Manufacturing, Munich, 2019, Published. [Online]. Verfügbar unter: https://www.wlt.de/lim/Proceedings2019/data/PDF/Contribution_317_final.pdf
  • M. Mattern, T. Weigel, und A. Ostendorf, „Temporal temperature evolution in laser micro-spot welding of copper considering temperature-dependent material parameters“, Materials Research Express, Bd. 5, Nr. 6, Art. Nr. 066545, 2018, doi: 10.1088/2053-1591/aacc3a

Manuel Mattern, M.Sc., Raum ID 05/637, Tel. 0234 / 32 24352, E-Mail: mattern@lat.rub.de

Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Ostendorf, Raum ID 05/621, Tel. 0234 / 32 25233, Mail: andreas.ostendorf@ruhr-uni-bochum.de


Dünnschicht-Modifikation


Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten ForMikro Projekts FlexTMDSense wird eine innovative, monolagengenaue Depositions- und Abtragstechnologie bei niedrigen Temperaturen für Übergangsmetalldichalkogenide erarbeitet. Dies dient zur Herstellung kostengünstiger, flexibler, ultrasensitiver, elektronischer Gas- und pH-Sensoren, die anschließend im industriellen Maßstab in einer 8-Zoll Clusteranlage hergestellt werden. 
Am Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik wird ein Verfahren zur Dünnschicht (Monolagen) Modifikation mittels Ultrakurz Puls (UKP) Laser entwickelt. Durch den „kalten“ Energieeintrag des UKP Lasers können die Nachbehandlungen der Schichte (Tempern, Phasentransformation) direkt auf den temperatursensiblen und flexiblen Substarten erfolgen. Mit Hilfe der Raman Spektroskopie wird die Qualität der Schichten nach der Abscheidung und der Nachbehandlung untersucht und ausgewertet.

  • Projekthomepage
  • M. Becher u. a., „Raman spectroscopy as an effective tool for characterizing large-area 2D TMDs deposited from the gas phase“, in MikroSystemTechnik Kongress 2021, Stuttgart-Ludwigsburg, 2021, Publiziert. [Online]. Verfügbar unter: https://ieeexplore.ieee.org/document/9698353

Malte Becher, M.Sc., Raum ID 05/635, Tel. 0234 / 32 23931, E-Mail: becher@lat.rub.de

Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Ostendorf, Raum ID 05/621, Tel. 0234 / 32 25233, Mail: andreas.ostendorf@ruhr-uni-bochum.de

Bearbeitung organischer Dünnschichten


Organische Dünnschichten gewinnen zunehmend an Bedeutung beim Einsatz in optoelektronischen Bauteilen. Sie lassen sich überwiegend aus der Flüssigphase beschichten, wodurch sich kostengünstige Produktionsprozesse realisieren lassen.

Zur Funktionalisierung sind noch weitere Prozessschritte nötig, beispielsweise die thermische Nachbehandlung oder eine Strukturierung zur seriellen Verschaltung. Am Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik wurden in einem vom EFRE NRW geförderten Kooperationsprojekt entsprechende laserbasierte Verfahren zur thermischen Nachbehandlung und zur selektiven Strukturierung der erzeugten Dünnschichten für eine organische Photovoltaikzelle untersucht. In dem aktuellen Nachfolgeprojekt sollen diese Ergebnisse auf eine Rolle-zu-Rolle-Anlage am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT zur industrienahen Fertigung übertragen werden. Abbildung: Copyright Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert

Frederik Kiel, M.Sc., Raum ID 05/645, Tel. 0234 / 32 23896, E-Mail: kiel@lat.rub.de

Prof. Dr.-Ing. Cemal Esen, Raum ID 05/643, Tel. 0234 / 32 25697, E-Mail: esen@lat.rub.de


Mikrobohren


Spatial Light Modulators (SLMs) dienen dazu Laserstrahlen dynamisch und flexibel zu formen. In einem ZIM-Projekt wird ein Optikmodul realisiert, bei dem ein SLM zur Generierung von Multispots für das Lasermikrobohren verwendet wird. Dazu wird auf dem SLM ein Beam-Splitter Hologramm angezeigt. Der aufgeteilte Strahl wird über ein Axikon in einen Besselstrahl transformiert. Dieser hat eine große Fokuslänge, was für das Erreichen eines hohen Aspektverhältnisses der Mikrobohrungen wichtig ist. Mit diesem Aufbau können in hoher Frequenz Mikrobohrungen mit Durchmessern im Bereich weniger µm flexibel auf Bauteilen platziert werden.

  • C. Lutz, S. Schwarz, S. Rung, J. Marx, C. Esen, und R. Hellmann, „Optical system for multi Bessel beam high power ultrashort pulsed laser processing using a spatial light modulator“, gehalten auf der Lasers in Manufacturing (LiM) 2021, 2021 

Jan Marx, M.Sc., Raum ID 05/625, Tel. 0234 / 32 23579, E-Mail: marx@lat.rub.de

Prof. Dr.-Ing. Cemal Esen, Raum ID 05/643, Tel. 0234 / 32 25697, E-Mail: esen@lat.rub.de

MetalFoil-PTL


Die Rolle von Wasserstoff als regenerativer Energieträger gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Herstellung erfolgt zumeist mit Hilfe von Wasserstoffelektrolyse unter Aufwendung elektrischer Energie in sogenannten Elektrolysezellen. Um die Klimaeffizienz zu steigern und die Kosten zu senken, soll der Wirkungsgrad dieser Zellen erhöht werden. In Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Brennstoffzellentechnik in Duisburg wird hierzu an einer verbesserten porösen Transportschicht (PTL) geforscht, die aus einer dünnen Titanfolie besteht. Eine neuartige Herstellungsmethode am LAT nutzt hierbei die einzigartigen Fertigungseigenschaften von Femtosekundenlasern aus. Mit dieser können beliebig angeordnete Mikrobohrungen von wenigen Mikrometern Durchmesser in die Folie eingebracht und hierdurch die Porosität gezielt eingestellt werden. 

  • Folgen noch

Christian Günther, M.Sc., Raum ID 05/651, Tel. +49 (0)234 / 32 23392, E-Mail: guenther@lat.rub.de
Philipp Maack, M.Sc., Raum ID 05/645, Tel. +49 (0)234 / 32 23643, E-Mail: maack@lat.rub.de
Prof. Dr.-Ing. Cemal Esen, Raum ID 05/643, Tel. +49 (0)234 / 32 25697, E-Mail: esen@lat.rub.de