Die AG alp verfolgt in diesem Bereich grundsätzlich drei Ansätze die auf verschiedenen Lasertechnologien basieren. Dies sind einerseits die Anwendung von Faserlasern im Dauerstrich und gepulsten Betrieb zur Bearbeitung von Keramiken wie Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid und Halbleitern wie Siliziumkarbid. Dabei werden die klassischen Bearbeitungsformen Schneiden, Bohren sowie Strukturieren untersucht und anwendungsorientiert optimiert. Zusätzlich werden im Bereich Siliziumkarbid alternative Annealingprozesse zur Verbesserung des elektrischen Übergangs zwischen metallischen Schichten und dem Halbleiter SiC erforscht. Anderseits wird für die Materialbearbeitung auch die innovative Ultrakurzpulstechnologie eingesetzt, die aufgrund ihrer geringen Pulslängen eine besonders schonende Prozessierung erlaubt. Dies gilt neben Keramiken und Halbleiter auch für Supraleiter. Darüber hinaus wird das wasserstrahlgeführte Laserschneiden mit gepulsten Lasersystemen eingesetzt, um insbesondere Halbleiter und Supraleiter zu bearbeiten.

In der Entwicklung von vollautomatisierten Laserfertigungsprozessen spielt eine zuverlässige online Prozessüberwachung eine Schlüsselrolle. Der Forschungs­schwerpunkt liegt hier in der Entwicklung und Implementierung optischer Systeme und Algorithmen zur online Überwachung von Schnittabrissen sowie Qualitätsmerkmalen beim Trennen von Metallen mit Hochleistungs-Faserlasern sowie dem Pulverauftragsschweißen mit diesen Strahlquellen. Dabei werden verschiedene Sensorikkonzepte entwickelt und unter industriellen Bedingungen qualifiziert.

Die laserinduzierte Nanostrukturierung und der damit verbundenen Funktionalisierung technischer Oberflächen revolutioniert aktuell Anwendungen in der Medizintechnik, Biotechnologie, Tribologie und Elektronik. Prominentes Beispiel ist das gezielte Einstellen hydrophiler und hydrophober Eigenschaften von Oberflächen. Die AG alp forscht in diesem Bereich an grundlegenden Fragestellungen zur Herstellung dieser Nanostrukturen auf leitenden und nichtleitenden Werkstoffen, der Herstellung qualitativ hochwertiger flächiger Nanostrukturierungen und der anforderungsgerechten Optimierung dieser Prozesse für verschiedenste Anwendungen.

Gläser sind aufgrund ihrer ausgezeichneten physikalischen und chemischen Eigenschaften eine vielseitig einsetzbare Materialklasse. Anwendungsgebiete reichen von der Optik über die Elektronik und Telekommunikation bis zur Biomedizin. Durch ihre hohe Transparenz im Sichtbaren und Nahinfraroten werden technische Gläser erst durch die Verwendung von Ultrakurzpulslaser für die hochwertige Lasermikro­materialbearbeitung zugänglich.
Die AG alp beschäftigt sich mit der Ultrakurzpulsbearbeitung von Gläsern in der Erstellung von Freiformen für die Erzeugung optischer Bauelemente. Durch eine interne Lasermodifikation der Substrate können darüber hinaus dreidimensionale Strukturen in einem selektiven Ätzprozess aus dem Material herausgelöst werden.
Im Bereich der Nanostrukturierung forscht die AG alp an der Erstellung laserinduzierter periodischer Oberflächenstrukturen auf Dielektrika. Die großflächige, homogene Strukturierung von Gläsern mit Strukturperioden < 1 µm ermöglicht ein breites Anwendungs­spektrum von optischen Beugungsgittern bis hin zur Steuerung von biologischem Zellwachstum.

Im Bereich der Metallbearbeitung fokussiert sich die AG alp auf Hochleistungs­faserlasern. In Kombination mit innovativer Anlagentechnik (z. B. 5-achsfähig) werden in der AG alp Hochleistungsfaserlaser mit einer Leistung von bis zu 4 kW verwendet, um Metalle in Schneid- und Schweißverfahren zu bearbeiten. Neben dem klassischen Schmelzschneiden wird hier auch das Laser-Remote-Schneiden untersucht. Unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitsgalvanometerscannern können hohe Schnittgeschwindigkeiten bei geringen Wärmeeinflüssen und damit hoher Prozessqualität erreicht werden. Im Bereich des Laserschweißens steht das Pulverauftrags­schweißens im Zentrum des Interesses. Durch das Einbringen von artgleichen oder artungleichen Metallpulvern in den Laserstrahl können Freiformen in 3 Dimensionen aufgetragen werden. Darüber hinaus werden mittels modulierter Laserstrahlung das Verschweißen artfremder Werkstoffverbindungen für Anwendungen z.B. aus der Elektromobilität untersucht.

Die Lasermaterialbearbeitung von Kunststoffen findet in der Praxis primär in der Form des Kunststoffschweißens insbesondere des Lasertransmissionsschweißens von teiltransparenten Bauteilen statt. Neben diesem klassischen Verfahren mit Diodenlasern beschäftigt sich die AG alp auch mit der Einführung von Faserlasern unter Einsatz von diffraktiven Strahlformungsoptiken. Das innovative Verschweißen transparenter Fügepartner mit dem Ultrakurzpulslaser eröffnet darüber hinaus neuartige Anwendungen, beispielsweise in der Medizintechnik. Dabei werden bemerkenswerte Ergebnisse hinsichtlich Prozessgeschwindigkeit und Prozessqualität erreicht.
Mit einem revolutionären Ansatz ermöglicht die Ultrakurzpulslasertechnologie die dreidimensionale Laserdirektstrukturierung von mikrofluidischen Kanälen in transparenten polymeren Substraten. Für eine vollständige Funktionalisierung von Kunststoffsubtraten in der Mikrosystemtechnik ergänzen weitere laserbasierte Verfahren den technologischen Ansatz:

• Laserdirektstrukturierung mit gepulsten Lasersystemen zur Metallisierung von Kunststoffen
• Erzeugung von mikrooptischen Funktionselementen durch Brechzahlmodifikation durch Ultrakurzpuls- und Excimer-Laser.

Durch innovative Strahlformungskonzepte kann die Energie- und Prozesseffizienz als auch die Qualität eines Lasermaterialbearbeitungsprozesses um ein Vielfaches gesteigert werden. Zudem ermöglichen Strahlformungskonzepte völlig neue Anwendungen. Die AG alp forscht im Bereich der Strahlformung an der Berechnung und dem Einsatz von diffraktiven optischen Elementen und räumlichen Licht Modulatoren (engl. Spatial Light Modulators).