Highlights des Monats

Im Rahmen des unterfränkischen Re­gi­o­nal­wettbewerbs von Jugend forscht haben rund 60 junge Nach­wuchs­forscher/-innen die Labore der Ar­beits­grup­pe Angewandte Lasertechnik und Photonik besucht. Dabei wurden spannende Anwendungsbeispiele ultra­kurz­gepulster Laser aus unter­schiedlichsten Bereichen wie der Medizintechnik, Elektronik und Glas­industrie gezeigt. Neben der Laser­technik konnten die jungen Teilnehmer und Teilnehmerinnen den 3D-Druck von Metallbauteilen bestaunen.

Die Doktoranden der AG alp und Mitglieder des interdisziplinären Doktorandenkollegs iDoc der TH Aschaffenburg, David Sommer, Julian Zettl und Christian Lutz nahmen an der SPIE Photonics West LASE 2024 in San Francisco teil und präsentierten ihre neusten Forschungsergebnisse mit in Summe sieben Beiträgen. Die LASE Konferenz als Teil der Photonics West stellt mit über 700 Beiträgen eine der größten Konferenzen mit großer Reichweite im Bereich der Lasertechnologien und deren Applikationen dar.

Herr Christian Lutz präsentierte in seinem Vortrag „Towards process control by detecting acoustic emissions during ultrashort pulsed laser ablation of multilayer materials” neuste Forschungsergebnisse zur Beobachtung von UKP-Ablationsprozessen mittels optischem Mikrofon und der damit möglichen Schichtendetektion von Mehrlagenmaterialien.
Herr Julian Zettl stellte mit seinem Vortrag „Intensity distribution on cylindrical surfaces in ultrashort pulse laser turning“ neuste Ergebnisse im Bereich des tangentialen Laserdrehens zur Erzeugung rotationssymmetrischer Bauteile und der dabei zu berücksichtigenden Effekte der Energieverteilung auf dem Werkstück vor.

Herr David Sommer repräsentierte die Arbeitsgruppe um die additive Fertigung der AG alp auf der Photonics West und stellte mit dem Beitrag „Optimization of mechanical properties of additive manufactured IN 718 parts combining LPBF and in-situ high-speed milling“ die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften durch die Kombination von LPBF und gleichzeitigem Hochgeschwindigkeitsfräsen dar.

Weiterhin visualisierten und präsentierten die Promovierenden auf vier Postern neue Verfahren und Ergebnisse im Bereich der additiven Fertigung von Nickel basierenden Superlegierungen (David Sommer), dem Laserdrehen von PMMA-Bauteilen (Julian Zettl), der multi-Besselstrahl Erzeugung und der Reduzierung der Hitzeakkumulation beim UKP-Laserbohren (Christian Lutz).

Im Rahmen zweier geförderter Forschungsprojekte erweitert die AG alp Ihre Messtechnik zur Erfassung des Prozessgeschehens in der Materialbearbeitung mittels Ultrakurzpulslaser. Durch innovative, hochempfindliche optische Mikrofone ist es den Forschern der AG alp jetzt möglich, Laserbearbeitungsprozesse in Echtzeit zu analysieren. Aufgrund des bisher von klassischen Mikrofonen nicht erreichten messbaren Frequenzbereiches von 50 kHz - 2 MHz und sehr hohen Abtastraten, lassen sich so die hohen Anforderungen, die die Überwachung eines mittels UKP-Laser durchgeführten Materialbearbeitungsprozesses an die Prozessmesstechnik stellen, erfüllen. Neben der Aufnahme von Prozessereignissen und der folgenden, schnellen Datenverarbeitung wird auf Basis dieser neuen Sensortechnologie eine Prozesskontrolle und Steuerung in Echtzeit möglich.

Das BMBF fördert im Kontext der schnellen optischen Kontrolle dynamischer Vorgänge das Projekt MOSES (Multi-Optische-Sensorik & Echtzeitdatenverarbeitung zur Erfassung der Prozesssituation für automatisierte UKP-laserbasierte Leiterplattenbearbeitung zur Fertigung induktiver Sensoren der Zukunft) und im Kontext der Datenverarbeitung und Künstlichen Intelligenz das Projekt KisS (Plattform zur KI-gestützten Sensordatenanalyse).

Das Bild zeigt das membranlose Optische Mikrofon der Firma XARION

Mitarbeiter Dr.-Ing. Stefan Belle der AG alp stellte sein Forschungsthema »3D Druck in der Mikrowelt und seine Anwendungen« im Rahmen der VHS-Vortragsreihe „Technik begeistert“ vor. Das interessierte Publikum erfuhr wissenswertes über den 3D Druck im Allgemeinen, sowie über die Unterscheidung von 3D Druck in der Makrowelt zum 3D Druck in der Mikrowelt. Der Vortrag wurde abgerundet mit der Vorstellung aktueller Forschungsthemen der AG alp aus dem Bereich des μ-3D Drucks. In der an den Vortrag anschließenden Diskussionsrunde konnten dann auch die letzten offenen Fragen noch geklärt und der Vortragsabend „begeisternd“ abgeschlossen werden.

Das Bild zeigt eine Zellkammer mit einer Neurosphäre, welche am hinteren Teil der Zellkammer an der Wand „sitzt“.

Elf Professorinnen und Professoren der TH Aschaffenburg erhalten im neu gegründeten Promotionszentrum der TH, das in Kooperation mit den Hochschulen in Schweinfurt und Coburg gegründet wurde, das Promotionsrecht. Darunter auch Prof. Dr. Hellmann, Leiter der Arbeitsgruppe Angewandte Lasertechnik und Photonik (AG alp). Damit ergeben sich erweiterte und optimale Startvoraussetzungen für junge Nachwuchsforscher für zukunftsorientierte Promotionsvorhaben, auch mit interessanten Anknüpfungspunkten für eine Kooperation mit Industrieunternehmen.

Die OFS ist im Fachbereich der optischen Fasersensorik seit über 40 Jahren eine der renommiertesten wissenschaftlichen Konferenzen. Die diesjährige Auflage fand vom 20. bis zum 24. November 2023 in Hamamatsu, einer Metropole an der Ostküste Japans statt. Zu den Schwerpunktthemen gehörten unter anderem die Neu- und Weiterentwicklung ortsauflösender Temperatur- und Dehnungssensoren, sowie die Erforschung neuartiger Sensormaterialen und Lichtwellenleiter-Konzepte. Auch die AG alp war in Person des Doktoranden Stefan Kefer mit zwei Fachbeiträgen auf der Konferenz vertreten.
Unter dem Titel „Sapphire-Based Planar Bragg Grating Devices“, konnte die AG alp so neueste Erkenntnisse zur Herstellung saphirbasierter, optischer Hochtemperatursensoren mit der Wissenschaftsgemeinde teilen. Die neunentwickelten planaroptischen Plattformen basieren dabei auf sogenannten photonischen Kristallwellenleitern, die mit Hilfe von Ultrakurzpulslaserprozessen im Inneren der Saphirsubstrate erzeugt werden. Der zweite Beitrag, mit dem Titel „Fabrication of Lattice-Like Waveguides in Planar Cyclic Olefin Copolymers“, behandelt die Herstellung von gitterartigen Lichtwellenleitern in Polymersubstraten, eine bis dato unerforschte Kombination aus Trägermaterial und Wellenführung. Eine Erweiterung dieses Beitrages wurde außerdem in der einschlägigen Fachzeitschrift „Journal of Lightwave Technology“ publiziert.

Doktorand Stefan Kefer (Mitglied im Doktorandenprogramm idoc der TH Aschaffenburg) bei der Vorstellung des Poster-Beitrags zur Herstellung gitterartiger Lichtwellenleiter in planaren Polymersubstraten.

25 Vertreter aus Industrie und Forschung nahmen im November am UKPL-Netzwerktreffen in den neuen Räumlichkeiten der EurA AG in Ellwangen teil. Im Zentrum des Netzwerktreffens stand der Austausch und die Diskussion innovativer Entwicklungen im Bereich der Ultrakurzpulslasertechnologie. Seit 2016 ist die Aschaffenburger Arbeitsgruppe für angewandte Lasertechnik und Photonik (AG alp) bereits Mitglied des deutschen UKPL-Netzwerkes (www.ukpl-technologie.de/netzwerk)

Neben externen Vorträgen und der Vorstellung neuer Start-up-Unternehmen hatte der Aschaffenburger Doktorand Daniel Franz die Möglichkeit den aktuellen Stand seiner Forschungsarbeiten zur Entwicklung eines Ultrakurzpuls-Laserroboters zur präsentieren. Eine solche Laser-Robotik-Lösung ermöglicht eine flexible und großflächige 3D-Mikromaterialbearbeitung, welche beispielsweise im Fahrzeuginterieur der Zukunft aufgrund der fortschreitenden Digitalisierung für innovative Display- und Designapplikationen benötigt wird.

Der „International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics“ (ICALEO) ist seit 42 Jahren die Konferenz, auf der sich Forschung und Industrie treffen, um sich über den neuesten Stand der Technik in der Lasermaterialbearbeitung auszutauschen und zukunftsweisende Trends im Rahmen eines Expertenpublikums zu diskutieren. Diese Konferenz bot für Doktorand Daniel Franz die Möglichkeit das Laserbohren von Mikrovias in Leiterplattenmaterial mit einem Ultraviolett (UV)-Pikosekundenlaser im Burst-Mode in Kombination mit diffraktiven Strahlformelementen vorzustellen. Mit seinem Beitrag konnte er sowohl das Interesse der internationalen Konferenzteilnehmer auf sich ziehen, als auch die Jury von seinem Poster überzeugen, weshalb er im Rahmen der Preisverleihung den Best Poster Award gewinnen konnte. Diese Auszeichnung rundete die Teilnahme an einer großartigen und erfolgreichen Konferenz mit innovativen Vorträgen, Erfahrungsaustausch unter Wissenschaftlern und der Knüpfung von neuen Kontakten in den USA ab.

Daniel Franz ist Absolvent der Elektro- und Informationstechnik der TH Aschaffenburg und heute Mitglied des Doktorandenkollegs iDoc. Als Masterabsolvent hatte er den VDE-Dessauerpreis gewonnen. Seine Reise wurde finanziell durch die Clemens-Hensel-Stiftung und den DAAD unterstützt.

Kay Bischoff und Daniel Franz, Doktoranden der AG alp und Mitglieder des Interdisziplinären Doktorandenkollegs iDoc der TH Aschaffenburg, nahmen an der internationalen Leitkonferenz ICALEO in Chicago teil und präsentierten ihre originären Forschungsergebnisse.

Herr Franz demonstrierte in seinem Vortrag „Realization of an Ultrashort Pulsed Laser Robot System: Characterization, Limits and Application“ das weltweit einzigartige Konzept der Kombination eines Industrieroboters mit einem Ultrakurzpulslaser zur 3D-Bearbeitung komplexer Bauteile. Herr Bischoff stellte in seinem Vortrag „Acceleration of Femtosecond Reductive Laser Sintering of Copper(II) Oxide for Conductive Copper Patterns on Cyclic Olefin Copolymers“ die Prozessbeschleunigung bei der laserbasierten Erzeugung von leitfähigen Kupferschichten vor.

Darüber hinaus visualisierten beide Promovierende auf jeweils einem Poster neuartige Verfahren zur Laser-Mikromaterialbearbeitung mit ultrakurzgepulster ultravioletter Laserstrahlung.

Nicht nur in wissenschaftlicher Hinsicht war die Arbeitsgruppe vertreten. Im Rahmen einer Abendveranstaltung in der Tischtennisbar „SPIN-Chicago“ setzte sich Kay Bischoff in einem Turniers gegen 50 internationale Vertreterinnen und Vertreter aus Wissenschaft und Industrie durch und holte den "ICALEO PING PONG" - Pokal nach Aschaffenburg.

Die Konferenzreise wurde vom DAAD sowie dem BMBF im Rahmen des geförderten Projekts zur Internationalisierung von Spitzenclustern - LOTU²S - finanziert.

Im Rahmen eines vom BMBF geförderten Projektes zur Internationalisierung von Spitzenclustern (Projekt LOTU2S) besuchten die beiden Mitglieder der AG alp Simon Schwarz und Kay Bischoff die litauische Stadt Vilnius. Zum Projekttreffen traf sich das interdisziplinäre deutsch-litauische Konsortium, bestehend aus mehreren Herstellern und Forschungseinrichtungen aus den Bereichen UV-Ultrakurzpulslaser, Laseroptik, Glaswerkstoffe und Mikromaterialbearbeitung, um sich über den Projektfortschritt auszutauschen. Der Aschaffenburger Doktorand Kay Bischoff nutzte die Gelegenheit, innovative Verfahren zur Halbleiterbearbeitung vorzustellen.

Im Rahmen eines Besuchs an der Technische Hochschule Aschaffenburg haben Ernst Schulten (Leiter International Office) und Frau Prof. Dr. Gelitashvili von der gregorianischen Business and Technology University die Labore der AG alp am Forschungsstandort ZeWiS (Zentrum für wissenschaftliche Transfers und Services) besichtigt. Vorrangig wurden hierbei die Bereiche der Materialbearbeitung mittels Ultrakurzpulslaser und der Additiven Fertigung gezeigt.

We are thrilled to share the exciting news that our paper entitled "Compact Beam Homogenizer Module with Laser-Fabricated Lens-Arrays", which was published in Applied Sciences has emerged as one of the most frequently viewed papers within this Journal.

Studenten des Studienschwerpunkts Anwendungen der Mikroelektronik absolvieren ein dreitägiges Halbleitertechnologiepraktikum an der Universität Erlangen. Im Reinraumlabor des Lehrstuhls für elektronische Bauelemente werden dabei verschiedene Prozessschritte zur Herstellung einer Solarzelle erlernt. Die hergestellten Wafer befanden sich bereits im Vorlauf zu diesem Praktikumstagen im Prozess, sodass die Studenten nach Beendigung des Praktikums je einen Wafer erhalten. Dieser kann in nachfolgenden praktischen Lehrveranstaltungen an der Technischen Hochschule Aschaffenburg messtechnisch charakterisiert werden.

Mit dem Lehrstuhl für Elektronische Bauelement (Prof. Dr. J. Schulze, ehemals Lehrstuhl von Prof. Dr. L. Frey) besteht seit gut zwanzig Jahren eine Kooperation, in deren Rahmen jedes Jahr ein mehrtägiges Halbleitertechnologiepraktikum absolviert wird. Darüber hinaus wurden gemeinsame Masterprojekte betreut, gemeinsame DFG-Projekte bearbeitet und wissenschaftliche Publikationen im Bereich der Photonischen Technologien, Sensorik und SiC-Technologie veröffentlicht.

Zu den zuletzt am häufigsten gelesenen Publikationen in der international namhaften Fachzeitschrift Optics Letters zählt eine Veröffentlichung der AG alp. Der Beitrag „Integration of Bragg gratings in aerosol-jetted polymer optical waveguides for strain monitoring capabilities” (Opt. Lett. 48(7) 1778-17881 (2023)) wurde jüngst in das Ranking der „most viewed and popular papers“ im Bereich „Optical Sensors, Measurements and Metrology“ aufgenommen. Erstautoren des Papers, das aus einer Kooperation mit dem Laser Zentrum Hannover entstand, sind die Aschaffenburger Doktoranden der AG Angewandte Lasertechnik und Photonik (AG alp) und iDoc Mitglieder Kay Bischoff und Stefan Kefer.

(vlnr.) Kay Bischoff und Stefan Kefer, Doktoranden der AG alp.

Die Bayerische Forschungsstiftung BFS fördert ein neues Forschungsprojekt der AG alp. Das Projekt mit dem Titel "Optische Drucksensoren auf Basis polymerer planarer Bragg-Gitter" soll grundlegende materialwissenschaftliche und prozesstechnische Erkenntnisse liefern, um eine neue Klasse an miniaturisierten und dennoch hochpräzisen optischen Drucksensoren zu realisieren. Das Forschungsprojekt wird gemeinsam mit einem regionalen Unternehmen aus dem Bereich der Sensorik durchgeführt.

Die AG alp führt ihre seit 2018 laufende Kooperation mit dem Physik-Institut der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine weiter. Als einen weiteren erfreulichen Meilenstein der Zusammenarbeit ist jüngst ein wissenschaftlicher Artikel unter dem Titel „Light-controllable hybrid aligning layer based on LIPSS on sapphire surface and PVCN-F film“ im Fachjournal Journal of Molecular Liquid zur Veröffentlichung angenommen worden (Impact Factor 6,63).

Die Wissenschaftler aus Kiew und Aschaffenburg arbeiten an Anwendungen selbstorganisierter, laserinduzierter periodischer Nanostrukturierungen von transparenten Materialien für Anwendungen in der Flüssigkristall-Displaytechnik (LCD). Im Bereich der periodischen Nanostrukturierung transparenter Werkstoffen durch LIPSS verfügt die AG alp über eine internationale Reputation, die in dieser Anwendung LCD-Technik erfolgreich umgesetzt werden konnte.

Hier gezeigt sind hergestellte und getestete Proben sogenannter hybrid alligned layers für twisted liquid crystal displays.

Die AG alp erhielt Besuch von Entwicklungsingenieuren der Firma Matsuura aus Japan sowie dem britischen Europa-Chef des Unternehmens. Mit Matsuura kooperiert die AG alp bereits seit mehreren Jahren im Bereich der Prozess- und Geräteentwicklung der Hybrid Additiven Fertigung.

David Sommer, Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand der AG alp, präsentiert den Gästen jüngst neu installierte Geräteoptionen.

Im Rahmen eines Projektes zur Förderung der Internationalisierung von Spitzenclustern (Projekt LOTU2S) besuchten Vertreterinnen und Vertreter des litauischen Partners FMTC (Center for Physical Sciences and Technology) aus Vilnius, Litauen, die AG Angewandte Lasertechnik und Photonik (AG alp) in Obernburg. Mit der Arbeitsgruppe um Prof. Raciukaitis und Dr. Gecys kooperiert die AG alp im Bereich der UV-Ultrakurzpuls­laser­technik, Mikromaterialbearbeitung und Glaswerkstoffe.

Eine Gruppe von vier Bochumer Nachwuchswissenschaftlern besuchten gemeinsam mit Prof. Dr. Esen vom LAT die Arbeitsgruppe alp am Standort des ZeWiS in Obernburg. Die beiden Gruppen kooperieren seit mehreren Jahren und tauschten sich umfänglich über die Forschungsaktivitäten in Bochum und Aschaffenburg / Obernburg aus. Mehrere Doktoranden des Aschaffenburger iDoc präsentierten zudem den Stand ihrer Forschungsarbeiten und die AG alp präsentierte Neuigkeiten aus den Laboren.

Simon Schwarz hat seine Promotionsprüfung in Kooperation mit der Ruhr-Universität Bochum summa cum laude absolviert

Mit sehr gutem Erfolg und dem Prädikat summa cum laude hat Simon Schwarz am 14. Juni seine Promotion zum Dr.-Ing. an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) abgelegt. Seine Dissertationsschrift trägt den Titel „Laserbasierte Prozesskette zur Fertigung von Quarzglasoptiken“. Die Forschungsarbeiten dazu betreute Prof. Dr. Ralf Hellmann, der die Arbeitsgruppe Angewandte Lasertechnik und Photonik der TH Aschaffenburg leitet, in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik von Prof. Dr. Esen an der RUB.

Simon Schwarz absolvierte zunächst sein Bachelor- und Masterstudium der Elektro- und Informationstechnik an der Technischen Hochschule Aschaffenburg und war anschließend als Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Angewandte Lasertechnik und Photonik (AG alp) von Professor Hellmann tätig.

Im Rahmen der internationalen Kooperation mit dem FTMC in Vilnius hält sich der Masterstudent Jonas Helm für mehrere Wochen in Litauen auf. Dort bearbeitet er kooperative Forschungsthemen der Aschaffenburger und litauischen Forschungsgruppen rund um die Themen Glaswerkstoffe und Lasermaterialbearbeitung.

Eine neue mehrachsfähige Maschine zur Lasermaterialbearbeitung mit Ultrakurzpulslaser erweitert das Portfolio der AG alp an der Schnittstelle zwischen Laserforschung und Produktionstechnik. Die vollautomatisierte Maschine ist mit einem roboterbasierten Handlingsystem zur Palettenbearbeitung ausgestattet und stellt ein Modellsystem für die Industrie 4.0 dar. Die Investition wurde durch das BMBF gefördert (Programm FH-Invest).

Für den Doktoranden Dominik Mücke erweitern sich durch die neue Anlage die experimentellen Möglichkeiten, seine Forschungsarbeiten voranzutreiben

Forscher der AG alp veröffentlichen neue Forschungsergebnisse zur Glasbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern in namhaften Lasertechnik-Journal. Grundlage für die Forschungsarbeiten, die jüngst unter dem Titel „Influence of MHz bursts on the ablation efficiency of fused silica“ veröffentlicht wurden, ist ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG gefördertes Forschungsgroßgerät.

Das Open Innovation Lab geht nach sieben Jahren in die zweite Phase über. Im Rahmen des EFRE-Programms wird das innovative Konzept für einen niederschwelligen Technologietransfer der AG alp bis 2027 mit 1 Mio. Euro weitergefördert. Neben der Weiterführung der bisherigen Aktivitäten erfolgt dabei insbesondere ein Fokus auf die Medizintechnik und Energiewirtschaft.

Prof. Hellmann sieht durch die langfristige Förderung die bisherigen Arbeiten und Erfolge der AG alp bestätigt: "Mit der Förderung wird Kontinuität in Forschung und Technologietransfer gewährleistet."

David Sommer, Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand der AG alp präsentierte dem projektbegleitendem Ausschuss die erlangten Forschungsergebnisse beim Abschlusstreffen des Förderprojektes "Konstruktions- und fertigungstechnische Maßnahmen zur additiven Oberflächenstrukturierung metallischer Bauteile zur Optimierung der verbundeigenschaften thermisch gefügter Metall-FVK-Hybridverbindungen", das durch die AiF Forschungsvereinigung gefördert wurde. Das Projekt wurde in Kooperation mit dem Süddeutschen Kunststoffzentrum SKZ in Würzburg bearbeitet.

SLM-gefertigte Strukturen zur Optimierung des thermischen Direktfügens

Die Ergebnisse einer erfolgreichen Kooperation mit dem Laser Zentrum Hannover (LZH) veröffentlichen die AG alp und das LZH im namhaften Fachjournal Optics Letters unter dem Titel „Integration of Bragg gratings in aerosol-jetted polymer optical waveguides for new strain monitoring capabilities“. doi:10.1364/OL.481801

Stefan Kefer, Doktorand der AG alp und Mitglied des Interdisziplinären Doktorandenkollegs iDoc der TH Aschaffenburg, nimmt an der weltweit größten Photonik-Laser-Konferenz in den USA teil und präsentiert originäre Forschungsergebnisse im Rahmen eines Vortrags mit dem Titel "Towards Pressure Sensors Based on Polymer Planar Bragg Gratings" sowie einer Posterpräsentation zu „High-Precision Micromachining of Sapphire Towards Optical Waveguiding Structures using Femtosecond Lasers“. Die Konferenzreise wurde vom DAAD sowie der Bayerischen Forschungsstiftung finanziert.

Doktorand Stefan Kefer bei der Posterpräsentation

Kick-Off Meeting des BMBF Förderprojektes MOSES in Deggendorf (Fa. GFH)