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Laseranwendungen und kombinierte Verfahren SKALA

SKALA – Skalierte UKP-Laserbearbeitung hochspröder Materialien

SKALA macht die hochpräzise UKP-Laserbearbeitung von Glas und Keramik erstmals industriell skalierbar. Durch neue Strahlführungs-, Parallelisierungs- und Wasserstrahl-Laserverfahren sollen hochspröde Materialien schneller, defektärmer und wirtschaftlicher bearbeitet werden. Das Projekt stärkt damit Zukunftsbranchen wie Halbleiter, Optik, Energie- und Medizintechnik – und macht die LASER.region.AACHEN zu einem sichtbaren Innovationsstandort für laserbasierte Produktion.

Projektlaufzeit

⏱ 05/2026-10/2028

Projektverantwortliche/r

👤 Sönke Vogel

Beteiligte Partner

👥 5

Kerninhalte & Mehrwert

Herausforderung & Mission

Hochspröde Materialien wie Glas, Quarzglas, technische Keramiken oder Siliziumkarbid sind für Zukunftstechnologien unverzichtbar, aber schwer wirtschaftlich zu bearbeiten. Konventionelle Verfahren wie Schleifen, Diamantsägen oder Ätzen verursachen häufig Werkzeugverschleiß, Mikrorisse, Materialbruch, hohen Verschnitt oder aufwendige Nachbearbeitung.
Das Projekt SKALA adressiert genau diese Herausforderung: Es entwickelt skalierte UKP-Laserprozesse, mit denen Gläser und Keramiken präzise, defektarm, verschleißfrei und deutlich produktiver geschnitten, strukturiert und abgetragen werden können. Ziel ist es, die Produktivität gegenüber heutigen UKP-Ansätzen um den Faktor 10 bis 100 zu steigern und gleichzeitig Genauigkeiten von unter 5 μm zu erreichen.

Zentrale Ziele

Hochproduktiver UKP-Schneidprozess für Keramiken
• Abtragsrate > 20 mm³/min mit UKP-Laserleistung > 200 W
Hochproduktiver UKP-Abtragprozess für Glas
• Abtragsrate > 80 mm³/min
Technologietransfer und Wissensverbreitung in der Region

Relevanz & Zielgruppe

Das Projekt ist wichtig, weil hochpräzise Glas- und Keramikbauteile in zahlreichen Zukunftsbranchen benötigt werden – etwa in der Halbleiterindustrie, Optik, Medizintechnik, Energietechnik, Wasserstoffwirtschaft und Hochleistungselektronik. Durch wirtschaftlichere Bearbeitungsprozesse können komplexe Bauteile schneller, flexibler und ressourcenschonender hergestellt werden.
Konkret profitieren:
Industrieunternehmen, die Glas- und Keramikkomponenten präziser und günstiger fertigen möchten
Maschinen- und Anlagenbauer, die neue UKP-Laserplattformen vermarkten können Forschungseinrichtungen, die skalierbare Hochleistungsprozesse weiterentwickeln
KMU in der LASER.region.AACHEN, die Zugang zu innovativen Fertigungstechnologien erhalten
Gesellschaft und Region, durch neue Arbeitsplätze, Technologietransfer und nachhaltige Wertschöpfung im Strukturwandel

Innovation & Besonderheiten

Das Besondere an SKALA ist die konsequente Skalierung der UKP-Laserbearbeitung von Glas und Keramik für industrielle Anwendungen. Während UKP-Laser bereits für höchste Präzision bekannt sind, ist ihre Produktivität bislang oft zu gering für eine wirtschaftliche Serienfertigung.
SKALA kombiniert und vergleicht mehrere innovative Skalierungsansätze:
schnelle Strahlablenkung mit Polygon-Scannern
Multistrahl- und Multiscanner-Systeme zur parallelen Bearbeitung wasserstrahlgeführtes UKP-Laserschneiden für hohe Schnittqualität
Polarkinematik für ultraschnelle Waferbearbeitung
Einsatz leistungsstarker UKP-Laser mit über 200 W
Ein Alleinstellungsmerkmal ist zudem die enge regionale Zusammenarbeit zwischen Forschung, Maschinenbau und Anwenderunternehmen. Dadurch entstehen nicht nur technologische Demonstratoren, sondern direkt verwertbare Lösungen für Prototypenfertigung und Serienproduktion.

Zeitleiste, Ergebnisse & Medien

Ausblick & nächste Schritte

Auslegung von prototypischen Maschinen mit:
- schneller Strahlablenkung mit Polygon-Scannern
- Multistrahl- und Multiscanner-Systeme zur parallelen Bearbeitung
- wasserstrahlgeführtes UKP-Laserschneiden für hohe Schnittqualität
- Polarkinematik für ultraschnelle Waferbearbeitung

Das Ergebnis (Geplanter Output)

prototypische Maschinenkonzepte

Beteiligte Partner

Häufige Fragen

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in einschlägigen Fachjournalen, hier auf der Website verlinkt
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Die Projekte werden im Rahmen des Programms „ – Wandel durch Innovation in der Region" des BMFTR gefördert. Der Projektträger ist das Forschungszentrum Jülich.