Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

Forschung — 37 Abb. 2. Additiv gefertigte 3D Struktur aus AlSi40, minimal erzielte Wandstärke < 50 µm. Die lasergestützte Additive Fertigung (AM) er- möglicht den schichtweisen Aufbau von Bauteilen hochkomplexer Geometrien. Im Rahmen des BMBF-Vorhabens AM-Optics wird der Einsatz ult- rakurzer Laserpulse untersucht. Die extrem kur- zen Wechselwirkungszeiten zwischen Laserstrah- lung und Material ermöglichen eine Bearbeitung im nichtthermischen Gleichgewicht. Dadurch las- sen sich einerseits Entmischungsvorgänge von Materialkompositen unterdrücken, zum anderen die lokale Ausdehnung des Schmelzbereiches reduzieren. So können komplexe Bauteile mit opti- mierten Gefügeeigenschaften aufgebaut werden. Beispielsweise konnten filigrane Elemente aus einer nicht-eutektischen Aluminiumlegierung (AlSi40) für Optikanwendungen mit deutlich ver- bessertem Gefüge hergestellt werden (Abb. 2, [4]). Auch aus reinem Kupfer konnten komplexe 3D- Strukturen realisiert werden, die Wandstärken un- terhalb 100 µm aufweisen (Abb. 3, [5]). Additive Fertigung mittels Ultrakurzer Laserimpulse Abb. 4. Tomografisch rekonstruierte Absorptions- verteilung eines ultrakurzen, fokussierten Bessel- Strahles ca. 10ps nach Plasmazündung. [4] T. Ullsperger et al., Selective laser melting of hypereutectic AL- Si40-Powder using ultra-short laser pulses, Appl. Phys. A 123, 798 (2017) [5] L. Kaden et al., Selective laser melting of copper using ultrashort laser pulses, Appl. Phys. A 123, 596 (2017) Abb. 3. Additiv gefertigte 3D Struktur aus reinem Kupfer, minimal erzielte Wandstärke < 100 µm. Ultrakurze Laserpulse ermöglichen die hochge- naue Bearbeitung aller Materialen. Insbesondere die flexible Innenstrukturierung von Gläsern und Kristallen eröffnet neue Möglichkeiten. Im Rah- men des BMBF-Vorhabens ScULPT werden neue Verfahren zum schnellen Trennen von Gläsern untersucht. Mit Hilfe von Mikroskopieverfahren mit hoher Zeitauflösung haben wir die lokale Ener- giedeponierung und die folgenden Relaxationspro- zesse dreidimensional untersucht (Abb. 4). Dies bildet die Basis für eine räumliche und zeitliche Strahlformung, um Gläser präzise und schnell zu trennen. Anwendungen finden sich z.B. in der Con- sumerelektronik (Smartphone-/Tablett-Displays). Zeitaufgelöste Mikroskopie zum optimierten Trennen von Gläsern [6] K. Bergner et al., „Time-resolved tomography of ultrafast laser- matter interaction“, Opt. Express, in press