ProjektSICLOP

Femtosekunden-Laserverfahren sind heute eine Spitzentechnologie für die Funktionalisierung und Bearbeitung von Oberflächen mit sehr hoher Präzision. Sie ermöglichen die berührungslose Bearbeitung komplexer Werkstoffe mit hervorragender Oberflächenqualität.

Ihr industrieller Einsatz wird jedoch noch durch mehrere wesentliche Hürden begrenzt:

• eine unzureichende Produktivität bei großen Flächen
• die schwierige Beherrschung thermischer Effekte bei komplexen Bauteilen
• ein Mangel an zuverlässigen Vorhersagewerkzeugen, um das Verhalten der Oberflächen zu antizipieren
• hohe Anforderungen an Prüfung und Messtechnik im großen Maßstab

In einem industriellen Umfeld, in dem Bauteile immer größer, komplexer und funktionaler werden, bremsen diese Einschränkungen den breiten Einsatz fortschrittlicher photonischer Verfahren.

Das Projekt SICLOP soll diese Situation verändern, indem es eine neue Generation von Werkzeugen zur Simulation, Überwachung und Optimierung von Femtosekunden-Laserverfahren entwickelt, die den Anforderungen der Automobil-, Luftfahrt- und Energiebranche gerecht werden.

Ziel des Projekts SICLOP ist es, Femtosekunden-Laserverfahren schneller, zuverlässiger und industrietauglicher zu machen.

Die Hauptziele sind:

• Steigerung der Prozessproduktivität durch Parallelisierung der Laserstrahlen und den Einsatz von Pulszügen (Bursts)
• Entwicklung von Simulationswerkzeugen zur Optimierung von Laserverfahren mit hoher Taktrate
• Verringerung der thermischen Belastung der Bauteile durch eine bessere Kontrolle des Energieeintrags
• Einführung einer schnellen und zerstörungsfreien optischen Prüfung der bearbeiteten Oberflächen
• Ermöglichung der Laserbearbeitung großer, komplexer 3D-Bauteile
• Verbesserung der Vorhersage des optischen und thermischen Verhaltens von Oberflächen

Übergeordnetes Ziel ist der Schritt von einer Labortechnologie zu einer robusten und leistungsfähigen industriellen Lösung.

Als Projektkoordinator entwickelt IREPA LASER einen integrierten Ansatz, der fortschrittliche Laserverfahren, Multiphysik-Simulation und optische Prüfung kombiniert.

Optimierung von Ultrakurzpuls-Laserverfahren
Das Projekt untersucht innovative Strategien zur Strahlformung, um:

• die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen
• die Energieverteilung zu verbessern
• Oberflächenfehler (Konizität, Entformungsschrägen, Unregelmäßigkeiten) zu reduzieren

Diese Entwicklungen ermöglichen es, die Grenzen der Laserabtragverfahren zu verschieben.

Prozessüberwachung und -kontrolle
Optische und thermische Monitoringlösungen werden integriert, um das Prozessverhalten in Echtzeit zu verfolgen und die Qualität der bearbeiteten Oberflächen sicherzustellen.

Fortschrittliche optische und thermische Simulation
Ein Schwerpunkt des Projekts ist die Entwicklung von Simulationswerkzeugen, die in der Lage sind:

• das Erscheinungsbild der Oberflächen nach der Laserbearbeitung vorherzusagen
• Texturfehler zu antizipieren
• die thermischen Effekte rund um die beaufschlagte Zone zu modellieren

Diese Werkzeuge ermöglichen eine drastische Reduzierung experimenteller Versuche.

Bearbeitung großer Flächen und komplexer Bauteile
Das Projekt befasst sich gezielt mit den Fragestellungen großer Abmessungen:

• Kalibrierung der Anlagen im großen Maßstab
• Vergleich zwischen stationären und mitgeführten Sensoren
• Verbesserung der Genauigkeit in großen Arbeitsräumen

Schnelle Oberflächenprüfung
Das Projekt integriert außerdem Lösungen zur schnellen optischen Prüfung, die eine nahezu sofortige Validierung der Bearbeitung an Industriebauteilen ermöglichen.

Das Projekt SICLOP stützt sich auf ein sich ergänzendes technologisches und wissenschaftliches Konsortium:

• IREPA LASER – Projektkoordinator, Verfahrensentwicklung und Simulation
• HOLO 3 – Experte für optische Prüftechnologien und fortschrittliche Messtechnik

Das Projekt wird im Rahmen der Förderprogramme der Région Grand Est und FEDER finanziert:

• Gesamtkosten des Projekts: 1 404 658 €
• FEDER-Förderung (EFRE): 339 678 €
• Förderung Région Grand Est: 226 452 €
• Gesamtfinanzierung: Région Grand Est + FEDER (≈ 70 % des Budgets)

Das Projekt SICLOP eröffnet wichtige Perspektiven für die Industrialisierung von Femtosekunden-Laserverfahren.

Deutlicher Produktivitätsgewinn
Die Parallelisierung der Strahlen und die Optimierung der Taktraten ermöglichen eine starke Verkürzung der Bearbeitungszeiten.

Geringerer Energie-Fußabdruck
Eine bessere Kontrolle der eingebrachten Energie begrenzt Mehrverbrauch und unnötige Erwärmung.

Verbesserte Oberflächenqualität
Simulation und Echtzeitüberwachung ermöglichen es, Fehler zu reduzieren und die Gleichmäßigkeit der Bearbeitung zu verbessern.

Zugang zur Bearbeitung komplexer 3D-Bauteile
Die entwickelten Werkzeuge ermöglichen die Bearbeitung großer und komplexer Oberflächen, die bisher nur schwer zugänglich waren.

Wandel der industriellen Praxis
SICLOP trägt dazu bei, von einem empirischen zu einem prädiktiven, simulations- und datengesteuerten Ansatz überzugehen.