Themen/Profil von Forschung und Lehre
Die Arbeitsgruppe von Prof. Löschner forscht aktuell zu den Schwerpunkten
- Hochrate-Laserbearbeitung mit dem Ziel, extrem hohe Laserleistungen durch schnelle Strahlablenkung für die Lasermikro- und Oberflächenbearbeitung industriell nutzbar zu machen,
- Laser-Bionik, die Lasermikrobearbeitung mit bionischer Oberflächenfunktionalisierung zur Übertragung naturinspirierter Wirkprinzipien auf technische Anwendungen verbindet,
- sensorisch überwachte adaptive Laserbearbeitungsprozesse mit perspektivischer KI-Unterstützung zur Steigerung der Prozessqualität und -sicherheit,
- und neuerdings der Lasersicherheit mit ganzheitlichen Laserschutzkonzepten für den sicheren Einsatz von Laserstrahlung einschließlich des Schutzes vor Sekundärgefährdungen (z. B. Sekundärstrahlung, Röntgenstrahlung und Partikelemissionen) sowie Bereitstellung umfassender Qualifizierungs- und Schulungsangebote.
Das Potenzial der Hochrate-Lasertechnologie zeigt sich in vielfältigen Anwendungen, insbesondere
wenn es darum geht, die mikroskopische Oberflächenstruktur von großen Funktionsbauteilen gezielt
zu verändern. Typische Vertreter dieser Applikationen sind beispielsweise:
- Selektive Reinigung durch Materialabtrag (Entfernen von Oxidschichten) in der Metallverarbeitung
- Mikrobohrungen für Filteranwendungen
- Strukturierung zur Reibungsminderung (Haihaut-Effekt) an turbulent umströmten Profilen
- Herstellung tribologisch oder antibakteriell wirksamer Haft-/Antihaftsysteme („Sandfisch-Effekt“)
- Fertigung hydrophober oder hydrophiler Grenzflächen („Lotus-Effekt“)
- Erzeugung optisch-funktionaler Strukturen (Regenbogen-Effekt) für den Designbereich
Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erstrecken sich über den gesamten Bereich der Laserprozessentwicklung. Wir erarbeiten physikalisch-technische Grundlagen (Prozessverständnis, Laser-Materie-Wechselwirkungen, Laserstrahlanalyse etc.) und führen anwendungsnahe Studien zur prinzipiellen Machbarkeit und zur Validierung der neu entwickelten Laserprozesse durch. Ausschnitt aus einem Software-Tool zur Analyse von Laserstrahlung Dabei betrachten wir die Hochrate-Technologie in ihrer Gesamtheit. Wir entwickeln diesbezüglich notwendige System- und Anlagentechnik (z.B. schnelle hochleistungsgeeignete Strahlschaltung), programmieren maßgeschneiderte Software-Tools (z.B. Scanfeldermittlung und 3D-Lageberechnung bzgl. zu bearbeitender Werkstücke) und entwerfen bzw. realisieren geeignete Maschinenkonzepte. Dazu zählen insbesondere die passsende Auslegung des optisch-mechanischen Setups (z.B. integrierte Messtechnik, Strahlführung oder Werkstückhandling) sowie die Berücksichtigung diverser Sicherheitsaspekte (z.B. Prozessstabilität, Maschinensicherheit, Gesundheitsgefährdung durch Laserstrahlung, Achsbewegungen oder durch freiwerdende Partikel). Am Ende einer erfolgreichen Prozessentwicklung wird gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft die innovative Hochrate-Laserapplikation in eine industrielle Anwendung überführt.
Weil wir neben dem ingenieurtechnischen Anspruch auch immer die Wissenschaft im Blickfeld haben, publizieren wir stets die wesentlichen Ergebnisse unserer öffentlich geförderten Forschungsprojekte in renommierten nationalen und internationalen Fachjournalen bzw. im Rahmen von Vorträgen und Postern auf den verschiedenen Fachkonferenzen und Messen. Strukturausbildung bei der Hochrate-UKP-Laserprofilierung von Aluminium Dabei sind in den vergangenen Jahren zahlreiche synergetische Beziehungen und Verbindungen zu anderen wissenschaftlichen Einrichtungen entstanden, beispielsweise zu The University of Liverpool, The University of Manchester, University of Ljubljana, Universitas Niccolo Cusano Rom, McGill University Montreal, École de Technologie Supérieure Montreal, Friedrich-Schiller-Universität Jena, TU Bergakademie Freiberg, Jade Hochschule Wilhelmshaven oder TU Dresden. Des Weiteren gibt es zahlreiche Kooperationen mit Partnern aus der Wirtschaft, mit denen wir gemeinsam die Hochrate-Laserbearbeitung in den alltäglichen Technologiealltag etablieren wollen.
Für unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten können wir auf die umfangreiche technische Ausstattung des LHMs zugreifen. Diese umfasst eine große Bandbreite unterschiedlichster Laserquellen, beispielsweise kontinuierlich strahlende multi-kW Faserlaser, kurzgepulste (ns) Lasersysteme sowie High-Power Ultrakurzpulslaser im fs- und ps-Bereich. Die von uns verwendeten Laserbearbeitungsanlagen sind vielseitig einsetzbar und werden gegebenenfalls von unseren Mitarbeitern an die Anforderungen des zu entwickelnden Prozesses angepasst. Damit sind wir in der Lage, flexibel auf die jeweiligen Bedürfnisse in den einzelnen Forschungsvorhaben zu reagieren. Neben der Laserprozesstechnik, verfügen wir über diverse Mess- und Analysetechnik, beispielsweise Rasterelektronenmikroskop, Laserscanning-Mikroskop, maschinenintegrierte Messsysteme (Punkt- und Liniensensoren), Highspeed-Kameras, Wärmebildkameras, Spektrometer, Strahlanalysesysteme, Probenpräparation, Benetzungswinkelmesstand u.v.m.
Einen detaillierteren Überblick über die technische Ausstattung des LHM finden Sie auch unter:
Link zum LHM - Laserinstitut Hochschule Mittweida
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