25.11.2013

1

Laser- und Medizin-Technologie GmbH Berlin

Know-How und Technologie-Transfer:Laser Innenbearbeitung Transparenter Werkstoffe

Dr. David Ashkenasi, Senior Projektmanager

208.11.2013 2

1. Kurzvorstellung LMTB

2. Laser Innenbearbeitung (Prinzip)

3. Innenmarkierungen für die Produkt-

Rückverfolgung

4. Einbringung von Streuzentren für

Medizinische Anwendungen

5. Unterstützung durch BMWi-Förderung

(IGF, ZIM-KF, InnoKom-Ost)

6. Zusammenfassung und Ausblick

Inhalt

25.11.2013

2

308.11.2013

Die LMTB ist

Forschung � Innovation � Transfer �

Umsetzung � Validierung � Verwertung

ein Forschungsinstitut, eine Technologietransfereinrichtung,

welche die Umsetzung von der Idee bis zum industrienahen Prototypen in der Biomedizinischen Optik und der Angewandten Lasertechnik initiiert, begleitet und vorantreibt.

408.11.2013

Die Geschäftsfelder

Technologien

Dienstleistungen

25.11.2013

3

508.11.2013

LMTB: Angewandte Lasertechnik

• Laser Applikationslabor

• Dioden-gepumpte Festkörper-Lasersystem

• Nano-, Piko- und Femtosekunden

• Wellenlänge: IR, Grün, UV

• Arbeitsstationen und Bearbeitungsoptiken

• Machbarkeit und Kleinserienfertigung

608.11.2013

LMTB: Angewandte Lasertechnik

• Systementwicklung

• Rotierende Bearbeitungsoptiken

• On-line Laser Leistungsmesssysteme

• Kundenspezifische Entwicklungen (Laseroptik)

25.11.2013

4

708.11.2013

LMTB: Angewandte Lasertechnik

• Prozessentwicklung

• Mikrobearbeitung von transparenten Werkstoffen

• Mikrobohrungen in Metall und Keramik

• Selektiver Abtrag dünner Schichten

• Plasma-Beobachtung beim Mikroabtrag

• Validierung von Verfahren und Systemen

Innenbearbeitung

808.11.2013

http://www.vitro.de

Laser Innengravur durch Mikrorisse

50 µm

25.11.2013

5

908.11.2013

Laseranregung im Volumen

Anregungsplasma?

Materialreaktion?

Veränderung im Werkstoff (Art und Geometrie)?

Einfluss der Laserparameter (Pulsdauer)?

Kontrollmöglichkeiten (z.B. für micro dots)?

� Umsetzungspotential?

Forschung �

Umsetzung �

Laser-Pulse

Linse Glas

Fokus

1008.11.2013

Voruntersuchungen (bis 2005)

Braunfärbung

30 mm

25.11.2013

6

1108.11.2013

Innenmarkierung: Spannungsfrei

IGF Vorhaben: 14982 N/1, 01.12.2006 bis 30.11.2008

Lumera Laser, Vitro Laser, CDA Datenträger, Schott, Rodenstock, Boraident, CeramOptec

Besonderes: Anschaffung eines PikosekundenPikosekundenPikosekundenPikosekunden----LasersLasersLasersLasers

1. Braunfärbung von Gläsern (Kalk-Natron, BK7, ...)

2. Übergang von der Färbung zur micro-dotEntwicklung

1208.11.2013

Innenmarkierung: Spannungsfrei BK7

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 120010

20

30

40

50

60

70

80

90

100unperturbed

BK7

0.050 m/s (1.0 µm/pulse) !

tran

smis

sion

in %

wavelength in nm

7 ps, 532 nm, 50 kHz, 14 µJ, g = 10 µm

0.13 m/s (2.5 µm/pulse)

II: Braunfärbung und und und und micro-dots

II

I

II

I

25.11.2013

7

1308.11.2013

Innenmarkierung: Spannungsarm

IGF Vorhaben: 16891 BG, 01.01.2012 bis 31.10.2014

MDI-Schott AP, Lumera Laser, IBL Innovativ Berlin, Laser, Boraident, Berliner Glas, 3D Micromac, KLS Martin Group

Besonderes: LMTB mit dem Max-Born-Institut (MBI) (Zwei Forschungseinrichtungen)

LMTB: Dr. D. Ashkenasi, A. Lemke,

MBI: Dr. A. Rosenfeld, Dr. A. Mermillod

1408.11.2013

Innenmarkierung: Spannungsarm

Ziel:

• Kontrolle der Laser induzierten micro dots

Lösungsweg:

• Pikosekunden Doppelpulsanregungsstrategie

• Zeitaufgelöste Phasenmikroskopie

25.11.2013

8

1508.11.2013

Entwicklung von Micro Dots

Ergebnisse (Stand 10.2013):• Pikosekunden Messergebnisse am zeitaufgelösten

Phasenmikroskop-Messplatz, erstmalig mit einem Random Laser als Beleuchtungsquelle mit 5 nsPulsbreite

• Gezielte Einbringung und Analyse von micro dots

• Verbesserte Innenmarkierung mit Doppelpulsen

Laser Technik JournalVol. 10, Issue 4, 51–54, September 2013

Einsatz ultrakurzer Laser-Doppelpulse für Bohrungen und Innenmarkierungen

Einzelpulse Doppelpulse

1608.11.2013

Einbringung von Micro Dots in LWL

ZIM-KF: KF 2821701KJ1, 01.02.2011 bis 31.12.2013

Titel: Forschung und Entwicklung der Laserbearbeitung von neuen Diffusoren für medizinische Anwendungen

Industriepartner: CeramOptec

Besonderes: Initiiert aus dem IGF Vorhaben 14982 N/1

Anwendungsfelder:• Laserinduzierte Thermotherapie (LITT)• Photodynamische Therapie (PDT)• Behandlung von Gefäßerkrankungen• Analytik und Sensorik

25.11.2013

9

1708.11.2013

Umsetzungsstrategie

400 µm 400 µm

1808.11.2013

19

21

23

25

27

29

0

1

2

3

4

5

05101520253035

Tem

per

atu

r / °C

Inte

nsi

tät /

bel

. Ein

heite

n

Applikatorposition / mm

DistalProximal

Ergebnisstand

• Bis 90 % seitliche Auskoppeleffizienz über die Applikatorlänge

• Thermische Stabilität übertrifft Stand der Technik

• Einsatz deutlich höherer Laserleistungen als bei bisherigen Kunststoff-Applikatoren möglich

• Gewährleistung einer homogenen, rotationssymmetrischen Lichtauskopplung

Cladding

Core

Laser-Bearbeitung

ω

Cladding

Core

Laser-Bearbeitung

ω

25.11.2013

10

1908.11.2013

Ausblick ab 2014

• Neue Vorrichtung (InnoKom-OST IZ) für Kleinserien

• Begleitung von CeramOptec bei der Umsetzung einer zukünftigen Großserienfertigung

• Umsetzung und Validierung der Technologie für weitere Fasertypen und Anwendungen

• Optimierung des Kundennutzens

2008.11.2013 20

1. Kurzvorstellung LMTB

2. Laser Innenbearbeitung (Prinzip)

3. Innenmarkierungen für die Produkt-

Rückverfolgung

4. Einbringung von Streuzentren für

Medizinische Anwendungen

5. Unterstützung durch BMWi-Förderung

(IGF, ZIM-KF, InnoKom-Ost)

6. Zusammenfassung und Ausblick

Inhalt

Spannungsfreie Innenmarkierungen

IGF

Spannungsarme Innenmarkierungen

Laserbearbeitung von Lichtwellenleitern

ZIM-KF

25.11.2013

11

2108.11.2013

Unterstützung durch BMWi-Förderung

Spannungsfreie Innenmarkierungen

IGF: F.O.M / LMTB (-2009)

Spannungsarme Innenmarkierungen Laserbearbeitung von Lichtwellenleitern

ZIM-KF: CeramOptec (-2013)IGF: F.O.M. /LMTB + MBI (-2014)

PikosekundenLasersystem

Femtosekunden Laser

InnoKom-Ost-IZ (2012)

Bearbeitungsstation für Rundmaterial

InnoKom-Ost-IZ (2013)

Lasermikroabtrag und Plasmaanalyse

InnoKom-Ost (-2010)

Selektiver Abtrag dünner Schichten

IGF: F.O.M / LMTB (-2012)

Trepanieroptik für das Laser Mikrobohren

InnoKom-OST-MF (-2013)

Zwei Laserpuls Methode zur Glasbearbeitung

InnoKom-OST-VF (-2014)ZIM-KF

2208.11.2013

Zusammenfassung und Ausblick

Forschung � Innovation � Transfer �Umsetzung � Validierung � Verwertung

LMTB = Technologietransfereinrichtung

Am Beispiel Laser-Innenbearbeitung:Markierung, Medizintechnik, Sensorik, Datenspeicher

Bedeutung der Bundesförderung:IGF, ZIM, Innokom-Ost

Verstärkung unserer Aktivitäten bei industrienaherUmsetzung, Validierung und Verwertung

25.11.2013

12

2308.11.2013

360 Terabyte for a DVD-sized disc

(2800x BlueRay)

5D nano-glass

University of Southampton 06.2013, AG Prof. Peter G. Kazansky

Aktuelle Meldung aus der Forschung

‘Superman memory crystal’

quartz

2408.11.2013

Danksagung

Die an der LMTB durchgeführten Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung FeinmechanikOptik und Medizintechnik e.V. wurden über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung derIndustriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium fürWirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

• F.O.M., AiF, Euronorm, BMWi

• Industriepartnern

• Kollegen und Studenten

• Und allen Interessierten an unserer Arbeit und den Ergebnissen

• Kontakt: d.ashkenasi@lmtb.de