Im Rahmen des FFG-Projekts QuaL-DED entwickelte ein Partnerkonsortium ein roboterkompatibles Laserspektroskopiesystem, das eine Echtzeit-Chemieanalyse während der additiven Metallabscheidung ermöglicht.

Mithilfe der Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) liefert das System eine direkte, prozessintegrierte Überwachung der Legierungszusammensetzung — und ermöglicht so eine vollständige Qualitätskontrolle bei der Herstellung von funktional graduierten Materialien (FGMs), auch Nabla-Materialien genannt.

FGAM (Functionally-Graded Additive Manufacturing) ermöglicht es, Materialeigenschaften wie Härte, Oxidationsbeständigkeit oder thermisches Verhalten räumlich innerhalb eines einzelnen Metallbauteils zu steuern. Dies ist besonders relevant für leistungsstarke Luft- und Raumfahrtanwendungen (z. B. Turbinenschaufeln, Düsen, Antriebsbauteile), die mehrere Materialzonen erfordern – ohne Fügen, Schichten oder Nachbearbeitung.

Wirkung:
Die Technologie ermöglicht eine wirklich abfallfreie, bedarfsgerechte Produktion komplexer, hochwertiger Teile — wobei nur die notwendige Legierung genau an der erforderlichen Stelle und Konzentration eingesetzt wird.

Dies markiert einen grundlegenden Wandel in der Art und Weise, wie wir kritische Komponenten entwerfen und herstellen: adaptiv, integriert und schlank durch Technologie – nicht durch Kompromisse.

In Zusammenarbeit mit einem Pionier der Keramik-auf-Glas-Speichersysteme haben wir die Femtosekundenlaser-Kernarchitektur mitentwickelt, die einer hochdichten, nichtflüchtigen optischen Speicherplattform zugrunde liegt — konzipiert für skalierbare, energieeffiziente Langzeitarchivierung.

Ein Bericht von Business Wire bestätigt die Relevanz des Systems für Hyperscale-Infrastrukturen und sein Potenzial, konventionelle Archivtechnologien sowohl hinsichtlich Lebensdauer als auch Kosteneffizienz zu übertreffen.

In einer vierjährigen Partnerschaft — beginnend mit einem zweiköpfigen Ingenieurteam — haben wir:

• das zentrale Nanostrukturierungs- und Strahlführungssystem entwickelt,
• die erste industrielle Prototypanlage entworfen und in Betrieb genommen,
• führende europäische Experten für Ultrakurzpuls-Laser, Mikrobearbeitung und Präzisionsoptik eingebunden,
• und unsere Deep-Tech-Erfahrung genutzt, um die Technologie innerhalb von zwei Jahren vom Labor in den Pilotmaßstab zu überführen.

Wirkung:
Eine nachhaltige Speicherlösung, die industrielle Reife mit technischer Eleganz verbindet: physische Robustheit, null Energiebedarf zur Datenerhaltung und Prozesseffizienz — bereit, den zukünftigen Anforderungen datengetriebener Branchen gerecht zu werden.

Aufbauend auf unserer Forschung, veröffentlicht in Applied Surface Science, haben wir ein Closed-Loop-Laser-Nanobearbeitungssystem entwickelt, das über konventionelle templatebasierte (CAD) Ansätze hinausgeht.

Im Kern steht ein Durchbruch in der Echtzeit-Z-Achsen-Fokusregelung, der es dem Laser ermöglicht, sich autonom an unbekannte oder unregelmäßige Oberflächentopographien während der Bearbeitung anzupassen. Dadurch wird die Lasermaterialbearbeitung von einem vordefinierten Ablauf zu einem intelligenten, selbstkorrigierenden Prozess.

Anders als herkömmliche Systeme, die perfekt charakterisierte Oberflächen erfordern, hält unsere Methode den Nanometer-präzisen Fokus dynamisch aufrecht — selbst bei der Bearbeitung von gekrümmten, fehljustierten oder bisher unbekannten Oberflächen.

Anwendungsbereiche umfassen:

• Autonome Mikrochirurgie — präzise, minimalinvasive Eingriffe am lebenden Gewebe mit adaptivem Fokus in Echtzeit,
• Halbleiterreparatur & IC-Editing — Submikron-Operationen an empfindlichen Chip-Architekturen, bei denen CAD-gestützte Verfahren versagen,
• Fortgeschrittene Fertigung — Bearbeitung von hochwertigen Präzisionskomponenten ohne aufwändige Vorjustierung oder Nacharbeit.

Impact:
Diese Technologie eröffnet ein neues Paradigma: Lasersysteme, die „sehen und entscheiden“ während des Prozesses, indem sie Nanometer-Genauigkeit mit autonomer Anpassungsfähigkeit kombinieren. Sie markiert einen Schritt in Richtung intelligenter, KI-gestützter Lasermanufacturing- und biomedizinischer Anwendungen, bei denen Präzision nicht länger durch das Vorwissen über das Werkstück begrenzt ist.