Forschungsprofil

Die Arbeitsgruppe LMP+ verfolgt das Ziel, die Prozesse der Lasermaterialbearbeitung zu charakterisieren, zu verstehen und weiterzuentwickeln. Wir wollen neues Wissen schaffen und so neue Wege aufzeigen. Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung verfolgen wir dabei von mehreren Seiten aus:

• Steigerung der Effizienz und Minimierung der erforderlichen Ressourcen für die Laserstrahlprozesse selbst
• Ressourceneinsparung durch Bauteiloptimierung hinsichtlich Form, Material-Mix und Funktionsintegration
• Reduzierter Ressourcenverbrauch während der Nutzung durch verringertes Gewicht, verbesserte Funktionalität und erhöhte Lebensdauer

Über die Forschung und Entwicklung im Bereich der Einzelprozesse hinaus werden verstärkt Prozessketten hinsichtlich Abhängigkeiten, Aus-/Wechselwirkungen und Synergien betrachtet. Die Lasermaterialbearbeitung umfasst dabei fügetechnische, additive, subtraktive und oberflächentechnische Prozesse bzw. Prozessschritte sowie Sonderverfahren wie zum Beispiel das Laserstrahlbiegen oder kombinierte Ansätze.

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten betreffen die Analyse des Prozessverhaltens, die Prozess- und Parameterentwicklung, die Prozessbeobachtung und -regelung, die Qualitätssicherung und die Systemtechnik sowie die Charakterisierung, Analyse und Prüfung der Proben und Bauteile. Übergreifend werden experimentelle Untersuchungen mit Berechnungen bzw. Simulationen mittels analytischer und numerischer Modelle kombiniert. Umfangreiche In-process- und Post-process-Daten führen dazu, dass die Datenaufbereitung, ‑analyse und ‑visualisierung weitere Aufgabenbereiche darstellen. Aufbauend auf einem tiefgehenden Verständnis der etablierten bzw. bekannten Prozesskonzepte sowie der grundlegenden Vorgänge und Zusammenhänge steht häufig die Weiter- und Neuentwicklung von Prozessen und Verfahren im Fokus.

Aktuelle prozessübergreifende Themenschwerpunkte sind u. a.:

• Hochdynamische, schnelle, sichere Laserstrahlbearbeitungsprozesse mit funktionaler Energieverteilung vom Mikro- bis zum Makrobereich
• Prozessfunktionale Grenzflächen mit der Unterscheidung zwischen prozessbeeinflussenden („acting“) und informationenliefernden („reporting“) Funktionen von Grenz- und Oberflächen in bzw. während Lasermaterialbearbeitungsprozessen
• Laserstrahlbasierte Fertigungstechnik für ein Multi-Material-Design von Strukturen und für gradierte Werkstoffzusammensetzungen
• Laserstrahlbasierte Produktionstechnik für Wasserstofftechnologien für Anwendungen in den Bereichen Wasserstofferzeugung (Elektrolyseur), -nutzung (Brennstoffzelle) und -transport (Tank)
• Zerspanungsorientierte Lasermaterialbearbeitung (siehe LMP+ @ ISF).