Promotionsstelle – Experimentelle Untersuchung und Instrumentierung von Hochleistungs-Femtosekundenlaserprozessen mit hoher Taktrate

Stellenbeschreibung:

Kontext

Eine nachhaltige und intelligente Fertigung ist für die aktuellen ökologischen und gesellschaftlichen Herausforderungen unverzichtbar. Die Lasermikrobearbeitung ist eine Lösung mit großem Potenzial, die konkrete industrielle Anforderungen erfüllt, auf synthetische Chemikalien verzichtet und zugleich die Möglichkeiten konventioneller Verfahren übertrifft : höhere Auflösung und Vielseitigkeit, Bearbeitung unterschiedlichster Werkstoffe ohne Werkzeugverschleiß.

In den letzten Jahrzehnten waren Femtosekundenlaser eine bedeutende Innovation : Die erzeugten Spitzenleistungen ermöglichen einen selektiven Materialabtrag mit Mikrometerauflösung, ohne oder mit nur geringen schädlichen Auswirkungen auf die Materialintegrität. Diese Technologien sind jedoch nach wie vor auf extrem niedrige Bearbeitungsraten beschränkt.

Die Herausforderung der kommenden Jahre besteht darin, ihre Produktivität zu steigern und diese Technologien industriell rentabel zu machen. Die seit Kurzem verfügbare hohe Leistung von Femtosekundenlaserquellen scheint dabei der Schlüssel zu sein, da sie parallelisierte Prozesse mit sehr hoher Taktrate ermöglicht. Dazu muss der aktuelle physikalische Kenntnisstand zum Materialabtrag mit Femtosekundenlasern überwunden werden.

Thema der Dissertation

Eine mit modernster Technik ausgestattete Laserstation wird zur Verfügung gestellt und soll instrumentiert werden, um bei Hochleistungs-Femtosekundenlaserversuchen an verschiedenen Werkstoffen In-situ-Daten zu erfassen.

Die Forschungsarbeiten sollen zu einem besseren Verständnis der Möglichkeiten der Femtosekundenbearbeitung bei sehr hoher Taktrate beitragen, und zwar unter zwei zentralen Aspekten:

• die Ablations- und Plasmaabschirmungsphänomene beim Einsatz von Pulsbursts,
• die Charakterisierung von Bearbeitung und thermischer Erwärmung beim Einsatz von Strahlformungslösungen und parallelisierten Prozessen.

Die Entwicklungen orientieren sich an Anwendungsfällen aus der Luftfahrtindustrie mit Zielen hoher Produktivität und Inline-Qualitätskontrolle. Endziel ist ein Entscheidungsprozess, mit dem die beste Bearbeitungsstrategie gewählt werden kann, um die Qualität zu sichern und die Produktivität zu verbessern.

Diese Arbeiten sind Teil von LaserSurf, dem gemeinsamen Labor des Unternehmens IREPA LASER und des Labors ICube. In diesem Rahmen werden Synergien mit laufenden Aktivitäten zu Technologie, Prozess, Simulation, Datenerfassung und Robotik erwartet.

Gesuchtes Profil

Experimentell arbeitende Person mit Kompetenzen in Photonik, Laserverfahren und Werkstoffen.