Schnell und präzise
Innovative Diodenlaser und Leuchtdioden eröffnen dem Maschinenbau, der Medizintechnik und weiteren Feldern neue Anwendungsmöglichkeiten
Seit den 1990er-Jahren ist Galliumnitrid (GaN) aus der Laser- und Leuchtdiodentechnologie nicht mehr wegzudenken. Der Halbleiter ist Grundlage für weiße Leuchtdioden oder die blauen Diodenlaser, die beispielsweise in Blue-ray-Playern eingesetzt werden. Doch damit ist das Anwendungsgebiet bei Weitem nicht ausgeschöpft: Das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), hat sich zum Ziel gesetzt, die Palette der Anwendungen zu erweitern.
Zu den Forschungsvorhaben, die das Institut bearbeitet, gehört das Verbundprojekt „Advanced UV for Life“, an dem 31 Partner aus Industrie und Wissenschaft beteiligt sind. Ziel ist es, ultraviolette Leuchtdioden (LED) zu verbessern und die Palette der Anwendungen zu erweitern. „Herkömmliche UV-Lampen auf der Basis von Quecksilber sind für viele Anwendungen nicht geeignet“, erläutert Sven Einfeldt vom Geschäftsbereich GaN-Optoelektronik des FBH. Bei diesen herkömmlichen Strahlern kann beispielsweise die UV-Wellenlänge nicht genau eingestellt werden – anders als bei Dioden aus Gallium- und Aluminiumnitrid.
Die Herausforderung: „Solche Mischkristalle sind schwierig herzustellen“, sagt Einfeldt, „denn es gibt kein Substrat, das es ermöglicht, Kristalle aus Gallium- oder Aluminiumnitrid perfekt aufzubauen.“ Dies ist aber die Voraussetzung dafür, UV-LEDs erfolgreich einzusetzen. Möglichkeiten für den Einsatz gibt es viele: zur Therapie von Hautkrankheiten beispielsweise, in den Bereichen Umwelt und Life Sciences, bei der Desinfektion von Trinkwasser sowie bei der Härtung von Lacken und Farben.
Die praktische Anwendung hat auch das 2011 gegründete Unternehmen DirectPhotonics im Blick. Dessen Spezialgebiet sind innovative Hochleistungsdiodenlaser, die insbesondere für das Schneiden und Schweißen von Metall sowie für die 3D-Produktion geeignet sind. „Wir verkaufen quasi den optischen Motor für den Maschinenbau“,erläutert Unternehmensgründer und Geschäftsführer Wolfgang Gries. „Zu diesem Zweck kombinieren wir Halbleiterlaser so, dass sie eine besonders hohe Strahlenperformance aufweisen.“
Seit kurzem sind erste Produkte aus dem Hause DirectPhotonics industriell getestet; im Lauf dieses Jahres werden sie dem Markt zur Verfügung stehen. Die äußerst präzisen und zuverlässigen Diodenlaser ermöglichen es beispielsweise, in der Automobilindustrie oder in der Computerproduktion innovative Designs umzusetzen.
Dieses Geschäftsfeld hat Zukunft, ist Gries überzeugt: „Das Attraktive an der Lasertechnologie ist, dass sie einen hohen Automatisierungsgrad und eine gesteigerte Präzision ermöglicht.“ Dabei bietet Adlershof nach Ansicht von Gries den Vorteil, dass hier Grundlagenforschung betrieben wird.
Von Christian Hunziker für Adlershof Special