Forschen für eine nachhaltige Zukunft Jahresbericht 2023

Grußwort Grußwort Liebe Leserinnen und Leser, die Lasertechnik spannt einen Bogen vom Nano- und Mikro- meterbereich bis zur Erkundung des Weltalls. Das Wechselspiel der Dimensionen gründet auf den einzigartigen Eigenschaften des Lasers: Er kann Energie richten, auf kleinste Volumina konzentrieren und dabei präzise abgegrenzte Energiedichten schaffen. Sein Licht entschlüsselt Materialzusammensetzungen, liefert mikroskopische Einblicke und überträgt gigantische Datenvolumina um den Globus. In welche Dimensionen unsere Forschung am Fraunhofer ILT im Jahr 2023 vorgedrungen ist, lesen Sie auf den folgenden Seiten. Neben unserem Kerngeschäft in der Materialbear- beitung und Laserentwicklung haben wir den Aufbruch in neue Anwendungsfelder der Lasertechnik und Optik forciert: Cyber-Photonik ebnet durch die Verbindung von Laserver- fahren, Data-Science und Künstlicher Intelligenz den Weg in die digitale photonische Produktion. Und als Secondary Sources erzeugen Laser Röntgen-, EUV- und Teilchenstrahlung für Anwendungen in der Halbleiter- oder Medizintechnik. Während sich diese Felder schon heute dynamisch entwickeln, verfolgen wir in der Quantentechnologie und der Energie- gewinnung aus der Kernfusion langfristige Strategien; im Zentrum stehen weltweit führende Lasertechnologien und Know-how des Fraunhofer ILT und seines Partnernetzwerks. Um das immense Marktvolumen dieser Zukunftsfelder zu erschließen, bedarf es neuer Liefer- und Prozessketten. Die Photonikbranche muss sich neu erfinden. Das gilt insbesondere für die laserbasierte Trägheitsfusion, die ein faszinierendes Zusammenspiel der Dimensionen bietet: Gepulste Hochener- gielaser von der Größe dreier Fußballfelder konzentrieren nur für Nanosekunden zwei Megajoule Energie auf stecknadel- kopfkleine Kügelchen mit Gemisch der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium. Die erzeugten Temperaturen und Drücke lassen den Wasserstoff zu Helium verschmelzen und enorme Energiemengen freisetzen. Bis zur kommerziellen Nutzung dieser Technologie liegt noch viel Arbeit vor uns. Doch 2023 war auch für uns ein Jahr des Aufbruchs. Wir sind Teil des multi-institutionellen Projekts STARFIRE Hub, das mit Unterstützung der US-Regierung unter der Leitung des Lawrence Livermore National Laboratory die laserbasierte Trägheitsfusion auf ein neues Niveau heben soll. Zudem sind wir federführend an der Expertenkommission für Fusion des BMBF beteiligt, die zeitgleich mit der weltweit ersten Zündung eines Fusionsplasmas in den USA Ende 2022 eingerichtet wurde und die Bundesregierung seither berät. In der Quantentechnologie sind wir ebenfalls vorne dabei. Photonische Lösungen unseres Instituts kontrollieren einzelne Atome in Quantencomputern und -sensoren, mit QuTech in Delft schaffen wir in einer strategischen Partnerschaft Grund- lagen für ein Quanteninternet und unsere Lasertechnik hat bereits den Austausch verschränkter Quanten über klassische Telekomfasern zwischen Delft und Den Haag ermöglicht. Ein dritter Quantenknoten entsteht nun in Aachen. Um diesen Markt in seinen ökonomischen, politischen und gesellschaft- lichen Dimensionen zu entwickeln, hat die Landesregierung NRW das Fraunhofer ILT mit der Koordination der Roadmap Quantentechnologien für NRW betraut. Für uns bergen die skizzierten Trends jede Menge Faszination! Das Fraunhofer ILT hat sich in einem umfassenden Strategie- und Strukturprozess zukunftsorientiert aufgestellt. Die neue Struktur verleiht der Verknüpfung von Marktintelligenz und Technologieexpertise noch mehr Gewicht. Als ONE-Team stecken wir voller innovativer Ideen, die wir gemeinsam mit Ihnen realisieren möchten. Wenn wir Ihr Interesse geweckt haben, sprechen Sie unsere Expertinnen und Experten gerne direkt an! Wir freuen uns auf Ihre Kontaktaufnahme. Ihr Prof. Dr. rer. nat. Constantin Häfner 3

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Daten und Fakten 2023 19 erteilte Patente 48,5 Millionen € Gesamthaushalt 552 Mitarbeitende 52 % Stammpersonal Wissenschaft, Technik, Verwaltung 48 % Wiss Hilfskräfte, Auszubildende, Externe 7 7

Leistungsspektrum des Fraunhofer ILT Alumni-Netzwerk Laserstrahlquellenentwicklung Komponenten und Systeme zur Strahlführung und -formung Packaging optischer Hochleistungskomponenten Modellierung und Simulation von optischen Komponenten sowie lasertechnischen Verfahren Verfahrensentwicklung für die Lasermate- rialbearbeitung, die Lasermesstechnik, die Medizintechnik und die Biophotonik Prozessüberwachung und -regelung Lösungen für die digitale Produktion Muster- und Testserien Entwicklung, Aufbau und Test von Pilotanlagen Entwicklung von Röntgen-, EUV- und Plasmasystemen Photonische Komponenten und Systeme für die Quantentechnologie Kooperationen Um unseren Kunden Lösungen aus einer Hand anbieten zu können und unsere Exper- ten international zu vernetzen, pflegen wir Kooperationen mit in- und ausländischen Unternehmen und Forschungszentren der Laserbranche. Auch die Vernetzung zu Uni- versitäten, Verbänden, IHKs, Prüfanstalten und Forschungsministerien wird systematisch zum Nutzen unserer Partner betrieben. Das Fraunhofer ILT und die kooperierenden Lehrstühle und -gebiete der RWTH Aachen University tragen wesentlich zu einer quali- fizierten Aus- und Fortbildung des wissen- schaftlich-technologischen Nachwuchses im Bereich der Lasertechnik bei. Durch ihre Praxiserfahrungen und tiefgehenden Einblicke in innovative Entwicklungen warten diese Mit- arbeitende mit besten Voraussetzungen auf, um eine Tätigkeit in Wissenschaft und Indus- trie aufzunehmen. Sie sind daher gefragtes Nachwuchspersonal. Seit 2000 betreibt das Fraunhofer ILT das Alumni-Netzwerk »Aix-Laser-People« mit über 500 Ehemaligen, um den Kontakt sowohl zu ILT-Mitarbeitenden als auch untereinander zu fördern. Über 80 Prozent der Alumni arbeiten in der produzierenden Industrie, viele davon in laserrelevanten Branchen. 20 Prozent der Alumni wirken weiterhin in der Wissenschaft. Von ehemaligen Mitarbeitenden wurden in 30 Jahren über 40 Firmen gegründet. Durch den Transfer von »innovativen Köpfen« in die Industrie und Wissenschaft leistet das Fraunhofer ILT einen direkten gesellschaft- lichen Nutzen. Neben dem Alumni-Netzwerk »Aix-Laser-People« bündelt der 1990 von ILT- Führungskräften gegründete Verein »Arbeits- kreis Lasertechnik AKL e.V.« die thematischen Interessen derjenigen, die weiterhin im Bereich der Lasertechnik tätig sind. Mit über 550 Mitarbeitenden und mehr als 19.500 m² Nettogrundfläche zählt das Fraunhofer ILT weltweit zu den bedeutendsten Forschungsinstituten im Bereich der Lasertechnik. Ansprechpartner Alumni-Netzwerk Dipl.-Phys. Axel Bauer (Alumni-Manager) Telefon +49 241 8906-194 axel.bauer@ilt.fraunhofer.de 9

Kuratorium – gut beraten! Das Kuratorium berät die Organe der Fraunhofer-Gesellschaft sowie die Institutsleitung und fördert die Kontakte zur Industrie und zu forschungsinteressierten Organisationen. In 2023 konnten Dr. Nicole de Boer, Isabel Hartung und Dr. Jan Suhren neu für das Kuratorium gewonnen werden. Mitglieder 2023 Dr. Joseph Pankert TRUMPF Photonic Components GmbH (Vorsitzender) Dr. Reinhold E. Achatz International Data Spaces Association Carl F. Baasel Physiker Dr. Nicole de Boer Bayern Innovativ GmbH Dipl.-Volksw. Isabel Hartung Senior Advisor Dipl.-Ing. Frank C. Herzog Prof. Ursula Keller HZG Group ETH Zürich Dipl.-Ing. Volker Krause Laserline GmbH Michael Lebrecht B. Sc. Prof. Gerd Marowsky Manfred Nettekoven Dr. Stefan Ruppik Dr. Torsten Scheller Mercedes-Benz AG Advanced Micro昀氀uidic Systems GmbH Kanzler der RWTH Aachen University Coherent JENOPTIK Automatisierungstechnik GmbH Dr. Ulrich Steegmüller ams-OSRAM International GmbH Dr. Jan Suhren Bundesministerium für Bildung und Forschung Prof. Christiane Vaeßen Honorarkonsulin des Königreichs der Niederlande Dr. Hagen Zimer TRUMPF Laser GmbH Die 38. Zusammenkunft des Kuratoriums fand am 16. und 17. November 2023 im Fraunhofer ILT in Aachen statt. 11

Daten und Fakten Prof. Peter Loosen (stellv. Leiter bis 29.2.2024), Dr. Jochen Stollenwerk (stellv. Leiter ab 1.3.2024) Dr. Vasvija Alagic-Keller (kaufm. Direktorin) Prof. Constantin Häfner (Leiter) Verwaltung und Infrastruktur Dr. Vasvija Alagic-Keller Informationstechnologie / Verwaltung / Konstruktion und Werkstätten Fügen und Trennen Dr. Alexander Olowinsky Laserauftrag- schweißen Dr. Thomas Schopphoven Laser Powder Bed Fusion Dr. Tim Lantzsch Laser und Optische Systeme Dipl.-Ing. Hans-Dieter Hoffmann Fügen von Metallen Dr. André Häusler Additive Fertigung und Reparatur LMD Min-Uh Ko M.Sc. LPBF-Prozess- und Systemtechnik Niklas Prätzsch M.Sc. Optikdesign und Diodenlaser Dr. Martin Traub Packaging Dr. Heinrich Faidel Fügen v. Kunststoffen u. transparenten Materialien Maximilian Brosda Beschichtung LMD u. Wärmebehandlung Viktor Glushych M.Sc. M.Eng. Trennen Dr. Frank Schneider LPBF-Applikations- Festkörperlaser entwicklung Dr. Tim Lantzsch (kommiss.) Dipl.-Phys. Marco Höfer Ultrakurzpulslaser Dr. Peter Rußbüldt AM-Polymere Prof. Sebastian Bremen Faserlaser Patrick Baer M.Sc. NLO und abstimmbare Laser Dr. Bernd Jungbluth EUV-Technologie Dr. Klaus Bergmann 13

Personal 2023 Aufwendungen 2023 Erträge der letzten 10 Jahre Mio € Daten und Fakten 35 % Wissenschaftler*innen 10 % Verwaltungsangestellte 7 % Technische Infrastruktur 37 % wissenschaftliche Hilfskräfte 11 % Auszubildende / Externe Mitarbeitende 52 % Personalaufwendungen 38 % Sachaufwendungen 10 % Investitionen Grundfinanzierung Projekterträge Industrie Projekterträge öffentliche Hand 15

Spotlights 2023 Nachhaltigere Fertigung durch grünen Laser Integrierte Sensortechnologie in der Additiven Fertigung 1 Das mobile LIDAR-System liefert Klimadaten in Echtzeit. 2 Elektrisches Schneemobil eSled mit kältefesten Batterien, © Aurora Powertrains. Die exakte Zustandserfassung von Maschinen und Bauteilen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Zum Sammeln ausreichender Datenmengen hat das Fraunhofer ILT eine Sensorinfrastruktur für intelligente Industrie- anwendungen entwickelt. Additiv gefertigte Sensoren werden während des LPBF (Laser Powder Bed Fusion)-Herstellungsprozesses von Bauteilen nahtlos in diese eingebunden. Echtzeitdaten liefern dabei aufschlussreiche Informationen über die Belastung innerhalb des Bauteils – ein wichtiges Element der Predictive Maintenance. Hier eröffnet sich ein großes Anwendungsspektrum, beispiels- weise im Werkzeug- und Maschinenbau, in der Automobilindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik. https://s.fhg.de/625 Kontakt: samuel.fink@ilt.fraunhofer.de Kupfer ist das wichtigste Material für die Fertigung von Kernkomponenten für die E-Mobilität. Ein Forschungsteam von DESY, dem Helmholtz-Zentrum Hereon, TRUMPF und dem Fraunhofer ILT hat untersucht, welche Parameter zum Laserschweißen von Hochleistungselektronik relevant sind. Hoch- geschwindigkeitsaufnahmen am Teilchen- beschleuniger belegen: Beim Einsatz eines Lasers mit grüner Wellenlänge entsteht weit- aus weniger Ausschuss, es lassen sich signi- fikant Rohstoffe einsparen. https://s.fhg.de/Rp9 Kontakt: alexander.olowinsky@ilt.fraunhofer.de Neue Laser für die Klimaforschung Klimamodelle benötigen präzise Daten aus der Atmosphäre. Ein Team des Fraunhofer ILT und des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik IAP hat ein kompaktes und portables LIDAR (LIght Detection And Ranging)-System entwickelt, das in Höhen von bis zu 100 km einzelne Atome ansteuern kann. LIDAR-Systeme schießen dafür Laserstrahlen in den Himmel und ermöglichen die präzise Ermittlung von Wind- und Temperaturdaten. Die Projektpartner wollen das LIDAR-System in einem nächsten Schritt in die Industrie überführen. https://s.fhg.de/Y7X Kontakt: michael.strotkamp@ilt.fraunhofer.de 1 In einem Messerkopf integrierte, additiv gefertigte Dehnungsmessstreifen. 2 Laserstrahlschweißen von Metallkeramiksubstraten mit grüner Laserstrahlung. 17

Den Zukunftsmarkt Quanten-technologien strategisch angehen Zukunftsmarkt Quantentechnologien »Die Quantentechnologie bereichert den ingenieurtechnischen Werkzeugkasten ungemein!« Dr. Bernd Jungbluth Quantenfrequenzkonverter auf Basis von nichtlinearer Optik, der zum Verschränkungsaustausch über klassische Telekom- fasern zwischen Delft und Den Haag beiträgt. Das ist laut QuTech nur dank der Lasertechnik des Fraunhofer ILT möglich. Im nächsten Schritt bauen wir gemeinsam einen weiteren Knoten in Aachen auf. Er dient zunächst als Plattform für Tests und Weiterentwicklungen photonischer Komponenten. Die Integration solcher Knoten ist ein spannendes Innovationsfeld – und am Ende wollen wir hier in Aachen natürlich auch selbst möglichst früh Teil eines globalen Netzwerks werden, welches wir unter anderem mit unseren europäischen Partnern in der Quantum Internet Alliance vorantreiben. Welche Rolle spielen Netzwerke bei der Erschließung der Quantenwelten? Vernetztes Denken ist seit jeher der Schlüssel zum Erfolg des Fraunhofer ILT. Wir bleiben ein Institut für Lasertechnik, streben aber enge Kooperationen mit Akteuren aus den Quanten- technologien an. Im Austausch mit ihnen können wir unsere Lösungskompetenz optimal einbringen. Beispiele dafür sind das Quantenkompetenznetzwerk Nordrhein-Westfalen und die Koordination der Quanten-Roadmap für das Land, die das Fraunhofer ILT jüngst übernommen hat. Wie bewerten Sie den Status-Quo? De facto haben wir in NRW bereits ein sehr fruchtbares Quan- ten-Ökosystem mit Lehrstühlen an zehn Hochschulen, darunter Siegen, Paderborn, Bonn und Aachen, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), dem Forschungszentrum Jülich, diversen Fraunhofer-Instituten und einer Fülle an innovativen kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), Spin-Offs und Start-ups. Bei Letzteren reicht das Spektrum von skalierbaren halbleiterbasierten Quantencomputern, die die junge Aachener ARQUE Systems GmbH entwickelt, über Ionenfallen-basierte Quantencomputer der Siegener eleQtron GmbH bis zur Pixel Photonics GmbH aus Münster, welche die Einzelphotonen- detektion mit supraleitenden Nanodrähten und photonisch integrierten Schaltkreisen (PICs) vorantreibt. Viele Akteure haben ihren Sitz in der Laserregion Aachen. Im Roadmapping-Prozess arbeiten wir eng mit der Geschäfts- stelle von EIN Quantum NRW und dem Forschungszentrum Jülich zusammen. Wir möchten möglichst viele Akteure einbin- den und laden Interessierte ein, Know-how und Ideen einzu- bringen. Als Ankerpunkt schwebt uns ein Center for Quantum Science and Engineering QSE im Rheinischen Revier vor. Wenn wir die vorhandenen Kräfte bündeln, dann können und werden Quantentechnologien einen wichtigen Beitrag zum Strukturwandel unserer Region leisten. Kontakt Dr. Bernd Jungbluth Leiter Strategisches Programm Quantentechnologien Tel +49 241 8906-414 bernd.jungbluth@ilt.fraunhofer.de 19

Forschungsmärkte © CNES / Illustration David DUCROS, 2016. »Die Vernetzung unterschiedlicher Expertisen führt zu Symbiosen und innovativen Laserlösungen für neue Produkte.« Kontakt Prof. Arnold Gillner Abteilungsleiter Business Development Forschungsmärkte Telefon +49 241 89806-148 arnold.gillner@ilt.fraunhofer.de 21 Datensicherheit ermöglichen und erfordern grundlegend neue Konzepte. Ein zentraler Faktor ist dabei Energieeffizienz, insbesondere mit Blick auf den zunehmenden Einsatz mo- biler Geräte und das Internet der Dinge (IoT). Das Fraunhofer ILT entwickelt und evaluiert Strahlquellen zur EUV-Lithographie für solche Mikroelektronik sowie die entsprechende Messtechnik. Innovative Elektronikkomponenten für leistungsstarke Batteriesysteme Neben der Strukturerzeugung im Nanometer- bereich spielt die Aufbau- und Verbindungs- technik für leistungsfähige Elektronikkompo- nenten eine entscheidende Rolle. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickelt das Fraun- hofer ILT neue Verbindungstechniken für die Batteriekontaktierung und IGBT-Leistungs- bauteile, um sie in leistungsfähige Fertigungs- systeme zu integrieren. Weitere Kompetenzen des Fraunhofer ILT liegen in der Strukturierung und Funktio- nalisierung von Oberflächen sowie in der 3D-Volumenstrukturierung. So lassen sich durch selektives Laserätzen mikroskopische Strukturen in Glas- oder Saphirsubstrate einbringen und mikrofluidische Systeme für biochemische Analysen realisieren. Luftfahrtindustrie unter Druck Luftfahrtunternehmen suchen nach umwelt- freundlicheren Antriebssystemen, nachhal- tigen Kraftstoffen und energieeffizienten Technologien. Insbesondere der Turbinenbau bietet viele Ansätze für technische Opti- mierung und Kostenersparnis. Neuartiges Turbinendesign, leichtere Turbinenschaufeln, optimierte Kühlung und günstige Reparatur- verfahren sind nur einige Beispiele. Wissen- schaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraun- hofer ILT setzen hier vor allem auf Additive Fertigung. Die neuen additiven Fertigungs- verfahren eignen sich auch zur Lösung von Wartungs- und Reparaturproblemen. Robuste Lasertechnik für Umweltsatelliten Im Bereich satellitengestützter Messsysteme für die Umweltanalytik bietet das Fraunhofer ILT leistungsstarke, schmalbandige Lasersyste- me, mit denen Forschende die Konzentratio- nen von Gasbestandteilen der Atmosphäre mit hoher Genauigkeit detektieren. Das Institut hat gemeinsam mit Partnern wie dem Deut- schen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR, der Airbus Group, der TESAT Spacecom oder der European Space Agency ESA eine eigene Technologieplattform für satellitengestützte Lasersysteme entwickelt.

Forschungsergebnisse 2023 Forschungsergebnisse 2023 Das Fraunhofer ILT zählt weltweit zu den bedeutendsten Auftrags- forschungs- und Entwicklungsinstituten im Bereich Laserentwicklung und Laseranwendung. Kunden aus Forschung und Industrie profitieren von umfangreicher Expertise und wertvollem Know-how in den Bereichen Laser, Optische Systeme, Quantentechnologie, Lasermesstechnik, Additive Fertigung, Oberflächentechnik, Fügen und Trennen, Digitalisierung, EUV und Plasmatechnik sowie Medizintechnik. Unsere Kernkompetenzen umfassen die Entwicklung neuer Laserstrahlquellen und -komponenten, Lasermess- und Prüftechnik sowie Laserfertigungstechnik. Im Folgenden finden Sie einen Auszug unserer aktuellen Forschungsprojekte: Abteilung Data Science und Messtechnik – Gruppe Prozesssensorik und Systemtechnik – Gruppe Materialanalytik – Gruppe Computational Methods Abteilung Oberflächentechnik und Formabtrag – Gruppe Mikro- und Nanostrukturierung – Gruppe Dünnschichtverfahren – Gruppe Polieren – Gruppe In-Volumen-Strukturierung und Lithographie Abteilung Lasermedizintechnik und Biophotonik – Gruppe Lasermedizintechnik und Bioanalytik – Gruppe Biofabrikation Abteilung Fügen und Trennen – Gruppe Fügen von Metallen – Gruppe Fügen von Kunststoffen und transparenten Materialien – Gruppe Trennen Abteilung Laserauftragschweißen – Gruppe Additive Fertigung und Reparatur LMD – Gruppe Beschichtung LMD und Wärmebehandlung Abteilung Laser Powder Bed Fusion – Gruppe LPBF-Prozess- und Systemtechnik – Gruppe LPBF-Applikationsentwicklung – Gruppe AM-Polymere Abteilung Laser und Optische Systeme – Gruppe Optikdesign und Diodenlaser – Gruppe Festkörperlaser – Gruppe Faserlaser – Gruppe EUV-Technologie – Gruppe Packaging – Gruppe Ultrakurzpulslaser – Gruppe NLO und abstimmbare Laser 23

Data Science und Messtechnik Das interdisziplinäre Team erforscht und entwickelt Modelle, Software und Systeme für die Verknüpfung von realer und digitaler Welt zur Erschließung intelligenter cyber-photonischer Systeme in der Produktion und digi- taler Geschäftsmodelle Neue Methoden und Algorithmen basierend auf Künstlicher Intelligenz spielen eine zentrale Rolle für Prozessüberwachung, selbstlernende Anlagen und in der Messtechnik In der Abteilung Data Science und Messtechnik wird ein ganzheitlicher Ansatz zur Steigerung von Produktivität, Effizienz und Qualität für die laserbasierte Fertigung und Analytik verfolgt. Wir erforschen und entwickeln digitale Lösungen in Verbindung mit maßgeschneiderten Laserstrahlquellen, optischen Systemen, Sensoren und Anlagentechnik zur Realisie- rung innovativer Produktions- und Messsysteme. Dazu werden Methoden aus der Künstlichen Intelligenz zur Analyse von Sensor- und Bilddaten sowie zur adaptiven Prozessführung für selbstlernende Lasersysteme eingesetzt. Im Bereich der Materialanalytik entwickeln wir Systeme zur Klassifikation von Materialien für das Recycling und die Kreislaufwirtschaft. Für unsere Kunden ermöglichen wir mit unseren Kompetenzen in Data Science, Modellierung und Messtechnik disruptive Innovationen und die Digitalisierung in der Photonik. Kontakt Prof Carlo Holly Abteilungsleiter Telefon +49 241 8906-142 carlo.holly@ilt.fraunhofer.de Abteilung Data Science und Messtechnik Prozesssensorik und Systemtechnik Materialanalytik Computational Methods 25

AIRISE – KI-Anwendungen in der Fertigung Mehr Effizienz durch KI in der Fertigung Die Effizienz in der Fertigung wird wesentlich von Fertigungs- und Nebenzeiten bestimmt. Dabei stehen die Vermeidung von Fehlern und das frühzeitige Erkennen von Qualitätsabwei- chungen im Fokus. Beide Aspekte profitieren sehr vom Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI). So kann die Nutzung vorkondi- tionierter Modelle mit minimalem Training schnell zu ersten Ergebnissen führen. In vielen Fällen sind jedoch die Identifi- kation von Datenquellen und die Auswahl und Anwendung im industriellen Umfeld herausfordernd. Individuelle Unterstützung bei der Anwendung Das AIRISE-Projekt unterstützt Anwender durch die Ermittlung geeigneter Datenquellen über die Implementation von Sensor- systemen und Datenschnittstellen bis hin zur Nutzung der KI- basierten Analyseergebnisse zur Optimierung der Produktion. Dabei stehen über die Wertschöpfungskette hinweg die De- finition der Zielstellung und die Überprüfung des Erfolgs im Zentrum der Aktivitäten. KI in der Fertigung Ingenieure mit Kompetenzen sowohl in der Fertigung als auch in KI betrachten die aktuelle Situation und die Problemstellung und skizzieren einen Lösungsansatz, den sie dann gemeinsam mit den Mitarbeitern des Unternehmens verfolgen. 1 Qualitätsbewertung auf Basis von Fertigungsdaten, © Stephen Dawson / Unsplash. 2 Laserstrahlschneiden in der Fertigung, © Clayton Cardinalli / Unsplash. Die gemeinsame Entwicklung von KI-Anwendungen stärkt dabei die beteiligten Mitarbeiter und das gesamte Unter- nehmen. So werden alle Personen involviert, auf die sich die Einführung der avisierten Lösung auswirkt. Dieser Prozess ist angelehnt an das auf europäischer Ebene entwickelte ALTAI- Verfahren und ist im Rahmen von AIRISE speziell auf die Um- gebungsbedingungen und Bedürfnisse von produzierenden kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) abgestimmt. Zugang zu diesem Programm erhalten Unternehmen über öffentliche Ausschreibungen auf www.airise.eu. AIRISE wird seitens der EU mit Mitteln aus dem Forschungsprogramm Horizon Europe unter dem Förderkennzeichen GA 101092312 unterstützt. Autor: Ulrich Thombansen M. Sc., ulrich.thombansen@ilt.fraunhofer.de Kontakt Dipl-Ing Peter Abels Gruppenleiter Prozesssensorik und Systemtechnik Telefon +49 241 8906-428 peter.abels@ilt.fraunhofer.de 27

Inline-LIBS-Sensor in der Metall-Recyclingindustrie 1 LIBS-Messungen von Stahlspänen. Die Gewinnung von Metallen aus geologischen Lagerstätten ist für einen erheblichen Anteil des weltweiten Ressourcen- und Energieverbrauchs verantwortlich. Die Rückgewinnung aus metallhaltigen Sekundärmaterialien hat dagegen ein enormes Einsparpotenzial. Wichtig für die effiziente Prozessführung im Schmelzprozess ist die richtige Einstellung der Zusammenset- zung des Einsatzmaterials. Vereinzelte Schrottteile lassen sich mit dem Verfahren der Laser-Emissionsspektrometrie (engl. laser-induced breakdown spectroscopy LIBS) schnell und genau analysieren und nach Metallen und sogar einzelnen Legierungen sortieren. Die dafür benötigte Technologie hat das Fraunhofer ILT in den vergangenen Jahren maßgeblich mitentwickelt. Es gibt jedoch eine Vielzahl an Materialien, die sich nicht für eine automatische Sortierung eignen. Erprobung in der Metallindustrie Der entwickelte Inline-LIBS-Sensor wurde bereits erfolgreich in Betrieben erprobt, die im industriellen Maßstab Altmaterial einschmelzen, um daraus die Basismetalle Stahl, Aluminium und Blei zurückzugewinnen. Durch die schnelle Erfassung der Zusammensetzung von feinkörnigen Schüttgütern, z. B. in Transportbehältern oder auf Förderbändern, können die viel- fältigen metallischen und metallhaltigen Einsatzmaterialien wie beispielsweise Schlacken schon direkt bei Anlieferung che- misch charakterisiert und anschließend modellbasiert für den Ofenprozess optimiert zusammengestellt werden. Die Arbeiten wurden im Rahmen des EU-Projekts REVaMP unter dem Förderkennzeichen 869882 durchgeführt. Monitoring variabler Stoffströme Autor: Dr. Cord Fricke-Begemann cord.fricke-begemann@ilt.fraunhofer.de Das Fraunhofer ILT hat in Zusammenarbeit mit Projektpartnern einen LIBS-Sensor für den Einsatz in bestehenden Recycling- prozessen entwickelt und erprobt. Die kontinuierliche automa- tische Beprobung durch den LIBS-Prozess wird dabei mit einer vorgeschalteten optischen Geometrieerfassung kombiniert. Durch die intelligente Auswertung der Oberflächenstruktur kann ein Raster von Messpunkten so über das Material verteilt werden, dass jeder Laserpuls gezielt appliziert werden und dabei eine möglichst repräsentative Erfassung seiner Zusam- mensetzung erfolgen kann. Kontakt Dr. Cord Fricke-Begemann Gruppenleiter Materialanalytik Telefon +49 241 8906-196 cord.fricke-begemann@ilt.fraunhofer.de 29

Simulationsgestützte Analyse der Ablation dünner transparenter Schichten 1 Simulierte Temperaturverteilung in einer transparenten Dünnschicht. 2 Simulierte Dehnungsverteilung in einer transparenten Dünnschicht. Präzise Lasermaterialbearbeitung von dünnen, transparenten und halbleitenden Schichten ist für die Display- und Halbleiter- industrie essenziell, um die stetig wachsende Auflösung von Displays und die sinkende Größe von integrierten Schaltkreisen realisieren zu können. Abhängig von der Anwendung bestehen die Schichten beispielsweise aus Low-κ-Materialien, Indium Zinn Oxid (ITO), Siliziumdioxid (SiO2) oder Siliziumnitrid (Si3N4) mit Schichtdicken im Bereich einiger 10 Nanometer bis weniger Mikrometer. Die Modellierung des Ablationsprozesses ermög- licht eine schnellere Prozessauslegung für die schädigungsarme Laserbearbeitung der Schichtsysteme (z. B. für Wafer-Verein- zelung oder OLED-Displays) und die Identifikation der grund- legenden physikalischen Prozesse. Modell zur Simulation der Ablationsdynamik Um die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse zu identi- fizieren, wurde ein Modell entwickelt, welches die optischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften der Dünn- schichten während und nach der Bestrahlung durch ultrakurze Laserpulse abbildet. Die optischen Eigenschaften von transpa- renten Halbleitern und Dielektrika hängen stark von der freien Elektronendichte im Material ab. Die freie Elektronendichte wird während der Bestrahlung mittels intensiver ultrakurz gepulster Laserstrahlung durch die Ionisation des bestrahlten Materials maßgeblich geändert. Mithilfe der sich während des Laserpulses ändernden optischen Eigenschaften wurde der in das Material eingebrachte Energiebeitrag bestimmt und die daraus resultierende Erwärmung und thermische Dehnungen im Material modelliert. Identifikation der Ablationsmechanismen Mithilfe des entwickelten Modells lassen sich die Temperatur- und die mechanischen Spannungsverteilungen im Material vorhersagen. Überschreiten die mechanischen Spannungen einen materialspezifischen Schwellwert, ist der Abtrag mecha- nisch dominiert. Analog dazu lässt sich für einen thermisch dominierten Abtrag ein Ablationskriterium durch das Erreichen der Schmelz- oder Verdampfungstemperatur definieren. Die Ablationskriterien sind in den Abbildungen bei den rot einge- zeichneten Bereichen erfüllt. Die grundlegenden Überlegungen dieser Arbeiten wurden im Rahmen eines DFG-Projekts am Lehr- und Forschungsgebiet NLD der RWTH Aachen University unter dem Förderkennzei- chen 423531130 durchgeführt. Autor: Dorian Kürschner M. Sc., dorian.kuerschner@nld.rwth-aachen.de Kontakt Dr Martin Adams Gruppenleiter Computational Methods Telefon +49 241 8906-509 martin.adams@ilt.fraunhofer.de 31

Kontakt Dr Christian Vedder Abteilungsleiter Telefon +49 241 8906-378 christian.vedder@ilt.fraunhofer.de Abteilung Oberflächentechnik und Formabtrag Mikro- und Nanostrukturierung Dünnschichtverfahren Polieren In-Volumen-Strukturierung und Lithographie 33

MultiFlex – Multistrahlbearbeitung nicht-periodischer Strukturen 1 1 x 8-Teilstrahl-Array. 2 MultiFlex-Anlage am Fraunhofer ILT. Die Lasermaterialbearbeitung mit Ultrakurzpuls (UKP)-Lasern ist ein hervorragendes Verfahren zur präzisen und schmelz- freien Bearbeitung von fast beliebigen Werkstoffen. Sie ermög- licht einen Abtrag nahezu ohne thermischen Einfluss. Dies macht die UKP-Laserbearbeitung interessant für viele indus- trielle Einsatzfelder, u. a. den Werkzeugbau. Ein großer Nach- teil liegt in der hohen Prozesszeit im Vergleich zu beispiels- weise dem Abtrag mittels Nanosekunden-Laserstrahlung. Eine gängige Methode, um diesen Nachteil auszugleichen, liegt in der Bearbeitung mit mehreren Teilstrahlen, der sogenannten Multistrahlbearbeitung. Die klassische Variante ist dabei auf periodische Strukturen eingeschränkt, da mit den einzelnen Teilstrahlen Parallelbearbeitungen mit einem festen räumlichen Abstand durchgeführt werden. Mit MultiFlex wird diese Einschränkung aufgehoben. Individuell modulierbare Teilstrahlen für die Multistrahlbearbeitung Um die Limitation auf periodische Strukturen zu umgehen, wird jeder Teilstrahl durch einen separaten akusto-optischen Modulator (AOM) gelenkt. Mit diesem kann der Teilstrahl pulsgenau entweder in eine Strahlfalle abgelenkt oder zum Scanner durchgelassen, also aus- oder eingeschaltet, werden. Die Ansteuerung der einzelnen AOMs sowie die Synchronisation mit der Laserstrahlquelle erfolgt über ein dafür entwickeltes FPGA-Modul. Damit kann eine Strahlmatrix z. B. aus 8 x 8 Teilstrahlen, ähnlich wie bei einem Punktmatrix-Drucker, über das Werkstück bewegt werden, wobei nur die Teilstrahlen eingeschaltet werden, die an der jeweiligen Stelle zur Bearbei- tung gebraucht werden. Dieses Schaltmuster für die AOMs muss vorher in einer dafür entwickelten Software berechnet werden. Alle Teilkomponenten sind in einer industrietypischen Lasermaterialbearbeitungsanlage verbaut. Skalierung mittels nicht-periodischer Multistrahlbearbeitung Die Verwendung der MultiFlex-Technologie zur nicht-periodi- schen Multistrahlbearbeitung mit 64 individuell modulierbaren Teilstrahlen ermöglicht eine Steigerung der Produktivität um einen Faktor von etwa 30 im Vergleich zur Einzelstrahlbearbei- tung. Der genaue Faktor hängt individuell von der zu bearbei- tenden Geometrie ab. Die Arbeiten wurden im Rahmen des EU-Projekts MultiFlex unter dem Förderkennzeichen 825201 durchgeführt. Autor: Marcel Kniffler M. Sc., marcel.kniffler@ilt.fraunhofer.de Kontakt Dr Dennis Haasler Gruppenleiter Mikro- und Nanostrukturierung Telefon +49 241 8906-8321 dennis.haasler@ilt.fraunhofer.de 35

Laserbasierte Herstellung von Hochleistungs-Antihaftbeschichtungen 1 Antihaftbeschichtung auf CFK-Walze. Leichtbauwalzen aus CFK werden zunehmend als Ersatz von konventionellen Walzen aus Stahl oder Aluminium in der Industrie verwendet. Aufgrund der Gewichtseinsparung kann der Energieverbrauch in der Anwendung minimiert und die Lebensdauer von Walzen, Motoren und Lagern effektiv gestei- gert werden. Für diese Leichtbauwalzen werden oft funktio- nale Beschichtungen benötigt, um die Leistungsfähigkeit der Laufoberflächen zu verbessern. Gängige Hochleistungs-Anti- haftbeschichtungen basieren entweder auf Sol-Gel-Systemen oder Hochleistungspolymeren wie z. B. PEEK (Polyetherether- keton). Diese Materialien müssen nach dem Auftrag auf die CFK-Walzen jedoch thermisch nachbehandelt werden. Dieser Prozessschritt erfordert Temperaturen zwischen 200 und 400 °C, was über der Schädigungsgrenze der CFK-Walzen (ca. 120 °C) liegt. Aufgrund dieser Einschränkung können die angestrebten Antihafteigenschaften mit herkömmlichen ofenbasierten Ver- fahren nicht erreicht werden, da das Bauteil auf eine zu hohe Funktionalisierungstemperatur gebracht werden müsste. Kombination von Hochleistungs- Antihaftbeschichtungen und CFK-Walzen Das Fraunhofer ILT hat ein Laserverfahren entwickelt, wel- ches die Deposition von Sol-Gel- und PEEK-basierten Hoch- leistungsschichten auf temperaturempfindlichen CFK-Walzen ermöglicht. Die von der Rhenotherm Kunststoffbeschichtungs GmbH entwickelten anwendungsspezifischen Materialien werden in einem ersten Schritt auf die Walzen aufgesprüht und getrocknet. Die thermische Funktionalisierung erfolgt mittels Diodenlaserstrahlbearbeitung, wobei eine definierte Oberflächentemperatur über eine pyrometrische Temperatur- messung mit automatischer Regelung der Laserleistung erreicht wird. Durch die örtlich und zeitlich hoch aufgelöste Energie- einbringung können dabei die notwendigen Funktionalisie- rungstemperaturen in den Antihaftschichten kurzzeitig erzielt werden, ohne das Substrat thermisch zu schädigen. Energieeinsparung durch leichte CFK-Walzen Solche beschichteten Leichtbauwalzen können in Produktions- anlagen im Bereich der Hygieneartikelherstellung, der Ver- packungsindustrie sowie der Automobilindustrie eingesetzt werden und leisten durch das geringe Gewicht einen Beitrag zur Energieeinsparung in industriellen Verfahren. Das diesem Bericht zugrundeliegende FuE-Vorhaben wurde im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz unter dem Förderkennzeichen 03LB3051B durchgeführt. Autor: Samuel Fink M. Sc, samuel.fink@ilt.fraunhofer.de Kontakt Samuel Moritz Fink M. Sc. Gruppenleiter Dünnschichtverfahren Telefon +49 241 8906-624 samuel.fink@ilt.fraunhofer.de 37

KI-basierte, automatisierte Bestimmung der Verfahrensparameter beim Laserpolieren 1 Industrielle 3D-Laserpolieranlage. 2 In-situ-Weißlichtinterfero- metriemessung. Wie bei vielen Laserprozessen erfordert die Bestimmung geeigneter Verfahrensparameter auch beim Laserpolieren von Metallen Expertenwissen und einen hohen Personalaufwand. Bei wechselnden Werkstoffen und bei größeren Änderun- gen der Ausgangsrauheit müssen die Verfahrensparameter experimentell angepasst oder neu ermittelt werden. Die beim Laserpolieren entstehenden Oberflächenstrukturen wie z. B. Einbrandkerben, Aufwölbungen oder Martensitnadeln limitieren dabei die minimal erreichbare Rauheit. Durch eine gezielte Anpassung der Verfahrensparameter lassen sich die Ober- flächenstrukturen jedoch erheblich reduzieren. Dazu werden die Testoberflächen zunächst poliert. Prozessexperten führen anschließend Topographiemessungen mittels Weißlichtinter- ferometrie durch und analysieren diese auf Oberflächenstruk- turen, was mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Selbstlernende, automatisierte Laserpolieranlage Zur Automatisierung der Verfahrensparameterentwicklung wird zusammen mit der Karl H. Arnold Maschinenfabrik GmbH & Co. KG ein Weißlichtinterferometer in eine Laserpolieranlage integriert. Eine neu entwickelte Steuerungssoftware (Work- Flow-Controller) koordiniert Laserpolieranlage, Laser und Optik sowie Weißlichtinterferometer und ermöglicht so einen automatisierten Ablauf aus Versuchsplanung, Laserpolitur und anschließender In-situ-Messung. Aufgenommene Topographie- bilder werden mittels KI-unterstützter Analysesoftware auf Rauheitsmerkmale sowie Oberflächenstrukturen überprüft. Mithilfe eines speziell für das Laserpolieren von Metallen ent- wickelten Moduls werden Verfahrensparameter bewertet und dem Benutzer vorgefiltert bereitgestellt. Klassifizierung von Oberflächenstrukturen mit KI Mit der automatisierten Laserpolieranlage lassen sich bereits heute bis zu 50 Prozent Arbeitszeit gegenüber der konventio- nellen Verfahrensparameterentwicklung einsparen. Erstmals wurde dazu ein KI-Modul zur Klassifizierung von Oberflächen- strukturen auf einem Datensatz von über 2500 Topographie- bildern trainiert. Bisherige Ergebnisse zeigen eine Genauigkeit von über 95 Prozent bei Einzelstrukturerkennung und bis zu 82 Prozent bei Strukturüberlagerungen. Das diesem Bericht zugrundeliegende FuE-Vorhaben »3+2 AI La-Pol« wurde im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 01DM21003B durchgeführt. Autor: Sven Linden M. Sc., sven.linden@ilt.fraunhofer.de Kontakt Dr Edgar Willenborg Gruppenleiter Polieren Telefon +49 241 8906-213 edgar.willenborg@ilt.fraunhofer.de 39

Lasermedizintechnik und Biophotonik Das interdisziplinäre Team des Fraunhofer ILT mit lasertechnischer, biologischer und klinischer Expertise entwickelt laserbasierte Lösungen für medizinische Anwendungen und die biomedizinische Forschung. Das Forschungsportfolio deckt hochpräzise laserchirurgische Systeme, Geräte für die In-vitro-Diagnostik und Umwelt- analytik sowie innovative stereolithographische Verfahren und Bioprintingprozesse ab Im Bereich der Laserchirurgie stehen Prozesse und Systeme zum Schneiden von Hartgewebe für minimalinvasive Eingriffe in der Neurochirurgie im Fokus. Darüber hinaus entwickeln wir diagnostische Verfahren auf der Basis von mikrofluidischen Sortier- und -nachweissystemen zur Differenzierung und Separation von Pathogenen sowie diagnostischen Partikeln für die Infektionsdiagnostik. Kunden aus der biomedizinischen Forschung bieten wir innovative Laserprozesse zum gezielten Transfer einzelner Zellen auf Diagnostik-Chips. Außerdem ver- fügen wir über patentierte stereolithographische Verfahren, welche die automatisierte Herstellung von individualisierten Medizinprodukten erlauben. Abteilung Lasermedizintechnik und Biophotonik Kontakt Lasermedizintechnik und Bioanalytik Biofabrikation Dr Achim Lenenbach Abteilungsleiter Telefon +49 241 8906-124 achim.lenenbach@ilt.fraunhofer.de 41

3 mm OCT-überwachte Laserosteotomie für mikrochirurgische Eingriffe 1 Laserschnitt an kompaktem Rinderbeinknochen. 2 OCT-Restdickenmessung an dünnen Knochenlamellen. Lasersysteme für sichere Osteotomien OCT-Messungen am Knochengewebe Schneiden und Entfernen von Knochengewebe bei chirurgi- schen Eingriffen erfolgen nach heutigem Stand der Technik mit mechanischen Werkzeugen wie Bohrern, Fräsen oder Meißeln. Diese Instrumente sind in Bezug auf ihre Genauig- keit, Automatisierbarkeit und Patientensicherheit insbesondere bei Knochenentfernungen in der Nähe kritischer Strukturen stark eingeschränkt. Eine laserbasierte Osteotomie verspricht hingegen konstante Schneidgeschwindigkeiten bei erhöhter Präzision und verbessertem kosmetischen Ergebnis. Durch die Überlagerung eines optischen Messprozesses kann der Laser- abtrag zudem online überwacht und geregelt und dadurch die Patientensicherheit erhöht werden. Darüber hinaus ist die Kombination des Laserprozesses mit einem robotischen System möglich. Echtzeit-Restdickenmessung zur automatisierten Regelung des Laserschneidprozesses Die Strahlung des Schneidlasers wird mit einem kompakten Applikator auf die Knochenoberfläche fokussiert. Der Laser- applikator kann über ein motorisiertes Positioniersystem, einen robotischen Arm oder auch händisch über das Operations- gebiet geführt werden. Durch das interferometrische Mess- verfahren der optischen Kohärenztomographie (OCT) wird die Restdicke des Knochens in Echtzeit gemessen, wobei der Messstrahl im Laserapplikator koaxial zum Schneidlaserstrahl überlagert ist. Neben der Inline-Messung der Restdicke wird ein 3D-Oberflächenprofil von der Schnittfuge erstellt und die lokale Abtragsrate an Inhomogenitäten im Knochen angepasst. Im Rahmen des Projekts STELLA wurde ein OCT-Sensor mit einer Zentralwellenlänge von 835 nm und einer Messfrequenz von bis zu 80 kHz entwickelt. Mit diesem Sensor kann eine maximale Knochenrestdicke von bis zu 400 µm an kompaktem Knochengewebe gemessen werden. Über den Laserapplikator wurden am Schädelknochen eines Schafs erfolgreich 3D-Ober- flächenprofile von lasergenerierten Schnittfugen aufgenom- men. Ein Laserosteotom mit interferometrischer Prozess- überwachung ist sowohl zur Schädelöffnung als auch für die Wirbelsäulen- sowie die Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie interessant. Das Projekt wird von der Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen des Forschungsprogramms ATTRACT gefördert. Autorin: Christina Giesen M. Sc., christina.giesen@ilt.fraunhofer.de Kontakt Dr Georg Meineke Gruppenleiter Lasermedizintechnik und Bioanalytik Telefon +49 241 8906-8084 georg.meineke@ilt.fraunhofer.de 43

Isolation von B-Zellen mittels laserbasiertem Zelldruck 1 Mikroreaktionsgefäße. 2 Anlage zur Zellisolation. Stand der Technik und Anwendung Erfolgreicher Materialtransfer für die Zellanalyse Wenn Patienten an einem Virus wie z. B. SARS-CoV-2 erkran- ken, führt dies zu einer Immunantwort und der Bildung von pathogenspezifischen Rezeptoren auf körpereigenen Immun- zellen (B-Zellen). Das Vorliegen eines solchen Rezeptors gibt Auskunft über den Immunstatus der betroffenen Patienten nach Infektion oder Impfung. Um zukünftig bei einer Epidemie schnell Auskunft über die Immunisierung in der Bevölkerung geben zu können, ist das Screening großer Patientenkohorten mit zeit- und kostenintensiven Verfahren erforderlich. Das BMBF-Projekt »B-Zell-Immun« strebt daher die Entwicklung einer miniaturisierten Prozesskette an, die die schnelle Analyse von vielen 100.000 Proben in Mikrogefäßen ermöglicht. Prozesskette und Lösungsweg Durch den Projektpartner LPKF werden Mikroreaktionsgefäße mit einem Durchmesser von 200–400 µm zur Verfügung gestellt. Diese Gefäße effizient in einem nadelbasierten Ansatz zu befüllen, stellt heute ein noch ungelöstes Problem dar. Daher entwickelt das Fraunhofer ILT einen laserbasierten Prozess, der einerseits die Befüllung der Mikroreaktionsgefäße mit Zell- kulturmedium mit einer Rate von bis zu 1 kHz und andererseits die Vereinzelung der B-Zellen aus einer Patientenprobe in diese Gefäße ermöglicht. Im Anschluss werden die Proben durch die klinischen Partner der Medizinischen Hochschule Hannover analysiert. Das Fraunhofer ILT hat gezeigt, dass Mikroreaktionsgefäße in Glas mit einem Durchmesser von bis zu 200 µm zuverlässig und ohne Kontamination der Nachbargefäße mit Zellkulturmedium befüllt werden können. Diese Materialvorlage bildet die Basis für die anschließende Isolation einzelner Zellen in den Mikro- reaktionsgefäßen. Dazu wird ein laserinduzierter Vorwärts- transfer (LIFT) mit einer MIR-Laserstrahlquelle der Emissions- wellenlänge λ = 2,94 µm eingesetzt, um Wasser zu verdampfen und einen Mikrojet auszulösen. Dieses Mikrodosierverfahren kann mit Raten von bis zu 1 kHz kontaktfrei und ohne Nadeln drucken. Der Transfer einzelner Zellen in Mikroreaktionsgefäße wurde ebenfalls bereits gezeigt und wird nun auf B-Zellen übertragen. Das diesem Bericht zugrundeliegende Verbund- projekt »B-Zell-Immun« wurde im Auftrag des Bundesministe- riums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 13GW0590D durchgeführt. Autor: Richard Lensing M. Sc., richard.lensing@ilt.fraunhofer.de. Kontakt Dr Nadine Nottrodt Gruppenleiterin Biofabrikation Telefon +49 241 8906-605 nadine.nottrodt@ilt.fraunhofer.de 45

Fügen und Trennen Die Fraunhofer ILT-Laserexpertinnen und -experten der Abteilung Fügen und Trennen untersuchen ein weites Feld der Lasermaterialbearbeitung. Eine große Werkstoffvielfalt von Metall über Kunststoff bis Holz und Glas sowie eine große Bandbreite der Werkstück- dimensionen von dicken Blechen bis zu dünnen Folien zeichnen die Anwendungen aus Die laserbasierte Verbindungstechnik mit Schwerpunkt auf der elektrischen Kontaktierung für Energiespeicher und Leistungs- elektronik umfasst neben dem Laserstrahlschweißen und -löten auch Prozesse wie das Kunststoffschweißen oder das Glasfrit- bonden. Für das Laserstrahlschneiden werden Prozesse und prozessspezifische Komponenten wie Optiken, Schneiddüsen und Kontrollsysteme entwickelt. Neben Hochleistungsverfahren wie dem High-Speed-Cutting und dem Dickblechschneiden stehen integrierte Anwendungen im Fokus, die Schneiden, Schweißen und additive Pulververfahren kombinieren. Die Anwendungsgebiete reichen hier von der Batterietechnik über die Fertigung von Brennstoffzellen bis zur Verpackungs- und Textiltechnik. Wir bieten Anwendern maßgeschneiderte Lösungen von der Machbarkeitsstudie bis hin zur vollständigen individuellen Maschine. Abteilung Fügen und Trennen Fügen von Metallen Fügen von Kunststoffen und transparenten Materialien Trennen Kontakt Dr Alexander Olowinsky Abteilungsleiter Telefon +49 241 8906-491 alexander.olowinsky@ilt.fraunhofer.de 47

Doppelstrahlschweißen von metallischen Bipolarplatten Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft. Kernstück der sogenannten PEM (Polymer-Elektrolyt-Membran)-Brennstoff- zelle ist die Bipolarplatte. Diese ist für wichtige Aufgaben wie z. B. die Medienverteilung und Versorgung, darunter Wasserstoff als Reaktionsmedium, zuständig. Die metallische Bipolarplatte eignet sich aufgrund des geringeren Gewichts zur mobilen Anwendung. Diese besteht aus zwei umgeformten, metallischen Folien, die zusammengefügt werden müssen. Hierbei entstehen hohe Qualitäts- und Taktzeitanforderungen. Laserschweißen eignet sich aufgrund der großen Prozessge- schwindigkeit für diese Anwendung. Ab einer Vorschubge- schwindigkeit von 500 mm/s (30 m/min) treten allerdings erste Humping-Erscheinungen auf. Humping ist ein Nahtdefekt, der sich in Form von periodischen Schmelzanhäufungen auf der Nahtoberfläche manifestiert. Die Nahtqualität wird dadurch nachteilig beeinflusst und die Prozessgeschwindigkeit stark eingegrenzt. Zwei Laserstrahlen auf einem Werkstück Mit einem Single-mode-Faserlaser, emittierend im NIR (1070 nm) Bereich, können hochqualitative Nähte bei einer Prozessgeschwindigkeit von 30 m/min realisiert werden. Ein Lösungsansatz, um die Produktionstaktzeit zu reduzieren und gleichzeitig diese Nahtqualität beizubehalten, besteht darin, zwei Bearbeitungsköpfe zu verknüpfen. Für diesen Aufbau werden zwei AxialScanFiber30-Scanner der Firma RAYLASE 1 Aufbau mit zwei RAYLASE AS-Fiber 30. 2 Schweißen einer Bipolarplatte. verwendet. Außerdem kommen zwei weitere Laser mit jeweils einer maximalen Ausgangsleistung von 1000 W zum Einsatz. Beide Laserstrahlen können gleichzeitig angeschaltet werden. Verringerung der Taktzeit Die Bearbeitungsdauer einer typischen Schweißkontur für eine Bipolarplatte beträgt bei der Nutzung von nur einem Bearbei- tungsstrahl ca. 4,6 Sekunden. Die Bearbeitungsdauer mit dem Doppelstrahlschweißen beträgt hingegen nur ca. 2,4 Sekun- den. Eine Reduzierung von ca. 48 Prozent kann somit erreicht werden. Ein weiterer Vorteil bietet sich durch die Möglich- keit der Nutzung von den zwei Strahlen auf einem Punkt im Überlappungsbereich der beiden Scanfelder. Dadurch können weitere Untersuchungen zur Vermeidung von Humping unter- nommen werden. Autor: Elie Haddad M. Sc., elie.haddad@ilt.fraunhofer.de Kontakt Dr André Häusler Gruppenleiter Fügen von Metallen Telefon +49 241 8906-640 andre.haeusler@ilt.fraunhofer.de 49

Druckglasdurchführungen für temperaturempfindliche Komponenten Laserbasiert hergestellte Druckglasdurchführungen für LTCC. Beim Aufbau hermetischer Verkapselungen werden häufig Druckglasdurchführungen als Kontaktierungsschnittstelle zwischen Sensoreinheit und Auswerteelektronik verwendet, da diese hohen Temperaturen, hohem Druck und aggressiven Medien standhalten. Sie setzen sich aus einem Metall-Außen- teil (Fassung), einem Glasformteil und meist metallischen Innenleitern zusammen. Herkömmlich erfolgt die Herstellung in einem mehrstündigen Ofenprozess, bei dem alle Bestand- teile auf Schmelztemperatur (> 400 °C) des Glases erwärmt werden. Für metallische Innenleiter ist der Ofenprozess unpro- blematisch. Tritt aber an deren Stelle eine Mehrlagenkeramik aus LTCC mit integrierten Strukturen und temperatursensiblen Elementen, so ist ein Ofenprozess ungeeignet. Dann ist ein Herstellungsverfahren gefordert, bei dem die thermische Belastung minimiert und die kritische thermische Zerstör- schwelle der Einzelkomponenten nicht überschritten wird. Laser statt Ofen Anders als ein Ofen ermöglicht der Laser einen lokalen Ener- gieeintrag, sodass die Temperaturlast für temperatursensible Komponenten reduziert und eine Schädigung vermieden werden kann. Die vom Laser emittierte Strahlung wird auf die metallische Fassung fokussiert. Die von der Fassung absorbierte Strahlungsenergie wird in Wärmeenergie umgesetzt, was zu einem raschen Temperaturanstieg führt. Über Wärmeleitung gelangt ein Teil der Wärme in den Glaskörper, der die Fas- sung und die durchzuführende LTCC-Keramik gleichermaßen benetzt, sobald die Schmelztemperatur des Glases erreicht ist. Auf diese Weise werden druckbeständige und heliumdichte Verbindungen erzeugt. (Druckbeständigkeit > 800 bar, Leck- rate im Bereich von 10 –9 bis 10 –10 mbar*l/s). Lokaler Energieeintrag senkt thermische Belastung Untersuchungen haben ergeben, dass die LTCC-Keramik im Benetzungsbereich am stärksten thermisch durch den Laser- prozess belastet wird. Hier stellen sich Temperaturen ein, die der Schmelztemperatur des Glases gleichkommen. Mit zu- nehmendem Abstand in longitudinaler Richtung fällt die Temperatur bis auf unter 100 °C ab. Dort bleibt die Funktions- tüchtigkeit temperaturempfindlicher Komponenten erhal- ten. Die Arbeiten wurden durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autorin: Dipl.-Ing. Heidrun Kind, heidrun.kind@ilt.fraunhofer.de Kontakt Maximilian Brosda M Eng Gruppenleiter Fügen von Kunststoffen und transparenten Materialien Telefon +49 241 8906-208 maximilian.brosda@ilt.fraunhofer.de 51

Prozessüberwachung für das Laser Blanking und Laserschweißen mit KI Laser Blanking-Demons- tratoranlage DIPOOL. Der Zuschnitt von Platinen für die Automobilproduktion mit Laserstrahlung ausgehend von Coil-Material, das sogenannte Laser Blanking, ist gegenüber dem Einsatz von Stanzen eine sehr effiziente Methode, ressourcenschonend und flexibel zu produzieren, u. a. aufgrund der Reduzierung des Verschnitts und der Flexibilität beim Nesting in der kontinuierlichen Ferti- gung. Gerade bei kontinuierlich ablaufenden Prozessen ist eine große Zuverlässigkeit essenziell, da die Folgen eines unerkann- ten Schnittabrisses und der damit verbundene Anlagenstill- stand aufwendiger zu beheben sind als das Ausschleusen ein- zelner Fehlteile bei Einzelplatinen. Dies gilt auch für andere Applikationen von der Rolle wie z. B. bei der Herstellung von Bipolarplatten oder Batterieelektroden. Eine Überwachung mit einer KI-basierten Analyse der Prozesssignale hilft, Prozessgren- zen frühzeitig zu erkennen und Sicherheitsreserven kleiner be- messen zu können, sodass die Produktivität der Anlagen steigt. Intelligente Lasermaschinen In einer Demonstrator-Laser-Blanking-Anlage, die beim DIPOOL-Projektpartner der Firma Dreher aufgebaut wird, erfolgt auf Basis einer Zeitreihenanalyse von Photodioden- signalen eine KI-Auswertung des Prozesszustands in Echtzeit. Unter den unterschiedlichen getesteten Methoden des maschinellen Lernens zeigen Convolutional Neural Networks (CNN) für diesen Einsatz die besten Ergebnisse. Mithilfe eines Prozessrechners mit FPGA beträgt die Zykluszeit für Datenerfassung, Vorverarbeitung und Inferenz 1–2 Millisekunden und ist somit ausreichend schnell für den Hochgeschwindigkeitsschneidprozess. Ein perfektes Duo: KI und MILM Die minimalinvasive Lasermodulation (MILM) ist entscheidend für eine hohe Datenqualität, die eine zuverlässige Inferenz erst ermöglicht, und führt zu charakteristischen, gut interpretier- baren Antwortsignalen, mit denen auch die Erkennung eines kurzzeitigen Überschreitens der Trenngrenze sichergestellt werden kann. Eine analoge Zielsetzung wird beim Laser- strahlschweißen zur Detektion von Prozessabweichungen und Schweißnahtunregelmäßigkeiten verfolgt. Zur Steigerung des Informationsgehalts werden im Rahmen des Projekts DIPOOL bei dieser Anwendung die Prozessdaten multispektral erfasst und zur Erkennung der Durchschweißgrenze verwertet. Das Verbundprojekt DIPOOL wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung in der Fördermaßnahme ProLern (Kennzeichen 02P20A000) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Autor: Gerald Kolter M. Sc., gerald.kolter@ilt.fraunhofer.de Autor: Marcelo de Oliveira Lopes M. Sc., Kontakt marcelo.lopes@llt.rwth-aachen.de Dr. Frank Schneider Gruppenleiter Trennen Telefon +49 241 8906-426 frank.schneider@ilt.fraunhofer.de 53

Kontakt Dr Thomas Schopphoven Abteilungsleiter Telefon +49 241 8906-8107 thomas.schopphoven@ilt.fraunhofer.de Abteilung Laserauftragschweißen Additive Fertigung und Reparatur LMD Beschichtung LMD und Wärmebehandlung 55

Additive Herstellung einer Raketendüse für die Raumfahrt 1 Dünnwandige Kühlkanalproben. 2 CAD-Modell des zu fertigenden Demonstrators, © ArianeGroup. Neben politischen Klimaschutzauflagen steht die Raumfahrt- industrie aufgrund der aufstrebenden, internationalen Kon- kurrenz unter steigendem Kostendruck. Um die Wettbewerbs- fähigkeit Europas zu erhalten, kooperieren die ArianeGroup sowie 17 weitere Partner in einem EU-Projekt zur Entwicklung von kostengünstigen und klimaneutraleren Raumfahrtkompo- nenten der nächsten Raketengenerationen. Das Fraunhofer ILT ist dabei mit der Prozessentwicklung und dem Aufbau eines Raketendüsendemonstrators mit Originalgröße im Meter- bereich mittels Laserauftragschweißen (engl.: Laser Material Deposition LMD) beteiligt. Die konventionelle Fertigung der Schubdüsen für Trägerraketen beinhaltet mehrstufige Prozess- schritte und Bearbeitungsstationen, die in hohen Kosten und zeitlichen Aufwänden resultieren. Das Ziel ist es, diese durch die Additive Fertigung mittels LA erheblich zu reduzieren. Skalierbare Bauräume durch die LA-Technologie Im Rahmen der Prozessentwicklung wurden verschiedene Bahnplanungsstrategien zum Aufbau der erforderlichen Kühl- kanalstrukturen untersucht. In den nachfolgenden Schritten sollen die Erkenntnisse durch den Aufbau immer größerer Segmente und Probenkörper zur Validierung des Herstellungs- prozesses und der Materialeigenschaften weiterentwickelt werden. Nach erfolgreicher Validierung erfolgt der Aufbau eines Fertigungsdemonstrators mit den entsprechenden Abmaßen der realen Komponente. Der große sowie flexibel skalierbare Bauraum der LMD-Technologie erlaubt dabei die effiziente Additive Fertigung solcher Großbauteile. Aufbau von Kühlkanälen mit dünnwandigen Wandstärken Bei der Prozessparameterentwicklung wurde der Aufbau der Heißgaswand mit geringen Wandstärken umgesetzt, sodass eine effiziente Kühlung der Schubdüse gewährleistet werden kann. Für die unterschiedlichen Wandstärken, welche für eine effiziente Düsenwand mit Kühlkanalstruktur notwendig sind, werden verschiedene Parameter und Aufbaustrategien unter- sucht und weiterentwickelt, um größere Düsenstrukturen her- zustellen. Das laufende Vorhaben ENLIGHTEN wird im Rahmen des EU-Programms HORIZON-CL4-2021-SPACE-01-21 durch die European Health and Digital Executive Agency (HADEA) gefördert (https://project-enlighten.eu). Autor: Dipl.-Ing. Jochen Kittel, jochen.kittel@ilt.fraunhofer.de Kontakt Min-Uh Ko M Sc Gruppenleiter Additive Fertigung und Reparatur LMD Telefon +49 241 8906-8441 min-uh.ko@ilt.fraunhofer.de 57

Herstellung von bleifreien Gleitlagerschichten mittels EHLA 1 Plattenabschnitt mit CuSn10-Schicht. 2 CuSn10 EHLA-Prozess. Im Maschinenbau zählen Gleitlager zu den am häufigsten genutzten Lagerarten. Im Einsatz sind die Funktionsflächen in der Regel durch einen dünnen Ölfilm voneinander getrennt. Gängige Werkstoffe für Gleitschichten sind Bronzen oder Weißmetalllegierungen, wie sie z. B. bei Kolbentrommeln in hochleistungsfähigen Axialkolbenpumpen zum Einsatz kommen. Hierbei werden Bleibronzen mit großem Übermaß in einem energieintensiven Verfahren auf die relevanten Flächen von Stahlgrundkörpern aufgegossen. Die notwendige Nach- arbeit des verzunderten Bauteils führt zu einem erheblichen Verlust an Rohmaterial. Blei ist zudem in hohem Maße gesund- heitsschädlich und unterliegt Restriktionen gemäß der EU-Ver- ordnung 2015/628 (REACH). Deswegen strebt die Industrie danach, Bleibronzen durch bleifreie Gleitlagerwerkstoffe zu ersetzen und die gesamte Fertigungsprozesskette nachhaltig umzugestalten. Am Beispiel von Kolbentrommeln wird in dem Forschungsvorhaben ERBE in Zusammenarbeit mit den Firmen ADMOS Gleitlager und Rosswag Engineering eine energieeffi- ziente Fertigungsprozesskette zur Aufbringung eines bleifreien Gleitlagerwerkstoffs durch das Extreme Hochgeschwindigkeits- Laserauftragschweißen (EHLA) entwickelt und untersucht. Vorteile durch den Einsatz von EHLA Als ein wirtschaftliches, umwelt- und ressourcenschonendes Verfahren zur Herstellung von schmelzmetallurgisch angebun- denen Schichten ist EHLA für diese Anwendung besonders vorteilhaft. Im Rahmen des Projekts werden unterschiedliche bleifreie Bronzen zu Pulverwerkstoff verdüst und mittels EHLA verarbeitet. Unter Variation der Prozessparameter werden Schichten auf C45R-Platten aufgeschweißt, metallographisch analysiert und Härtemessungen durchgeführt. Auf Basis ausge- wählter Parametersätze werden Proben für die Bindungsfestig- keitstests nach Chalmers hergestellt und geprüft. EHLA-Schichten mit höherer Haftfestigkeit Mit der Legierung CuSn10 können fest haftende, rissfreie und nahezu porenfreie Schichten hergestellt werden. Es konnte gezeigt werden, dass EHLA-Schichten aus CuSn10 im Vergleich zu konventionell gegossenen Gleitschichten eine um etwa 37 Prozent höhere Haftfestigkeit (35 MPa) aufweisen. Das diesem Bericht zugrundeliegende FuE-Vorhaben KMU-ERBE wird im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung in Zusammenarbeit mit dem Projektträger DLR unter dem Förderkennzeichen 01LY2109A durchgeführt. Autorin: Dipl.-Ing. Stefanie Linnenbrink, stefanie.linnenbrink@ilt.fraunhofer.de Kontakt Viktor Glushych M Sc Gruppenleiter Beschichtung LMD und Wärmebehandlung Telefon +49 241 8906-152 viktor.glushych@ilt.fraunhofer.de 59

Laser Powder Bed Fusion Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Abteilung Laser Powder Bed Fusion (LPBF) entwickeln innovative Lösungen für den industriellen 3D-Druck. Das Technologiespektrum reicht von der Prozess- führung und Systemtechnik bis hin zur Quali昀椀kation des LPBF für die additive Serienfertigung von Funk- tionsbauteilen aus metall- und polymerbasierten Hochleistungswerkstoffen. Im Bereich der Prozess- und Systemtechnik stehen sowohl die Implementierung von Steuerungs- und Monitoringlösungen zur bauteil- und applikationsangepassten LPBF-Prozessführung als auch die Umsetzung kundespezi昀椀scher Maschinenkompo- nenten und Gesamtsysteme für die Additive Fertigung im Fokus der Forschung. Die Applikationsentwicklung beschäftigt sich mit dem Transfer innovativer additiver Fertigungstechnologien in die industrielle Produktion und deckt dabei Themen vom fertigungsgerechten Design über die Funktions- und Sensor- integration in Bauteile bis hin zur ganzheitlichen Life-Cycle- Analyse für additive Fertigungsketten ab. Das breite Techno- logieportfolio wird durch laserbasierte Fertigungslösungen für Polymere abgerundet, die in Kooperation mit der FH Aachen – University of Applied Sciences erforscht werden. Kontakt Dr. Tim Lantzsch Abteilungsleiter Telefon +49 241 8906-193 tim.lantzsch@ilt.fraunhofer.de Abteilung Laser Powder Bed Fusion LPBF-Prozess- und Systemtechnik LPBF-Anwendungsentwicklung AM-Polymere 61

Laser Powder Bed Fusion für die nachhaltige Luftfahrt von morgen Vollelektrisches Konzeptflugzeug, angetrieben durch Brennstoffzellen, © Airbus Group. Wie kann die Luftfahrt grüner gestaltet werden? Vor dem Hintergrund der sich zunehmend verschärfenden Klimakrise rückt der Luftverkehrssektor bei der Reduzierung der CO2-Emissionen zunehmend in den Fokus. Die Forschungs- initiative TIRIKA im Rahmen des Luftfahrtforschungspro- gramms des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klima- schutz greift diese Thematik auf. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Weiterentwicklung von Materialien und Technologien, die notwendig sind, um emissionsloses Fliegen realisieren zu können. Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger ist ein vielversprechender Ansatz, jedoch entstehen dadurch erheb- liche Belastungen für die verwendeten Bauteile, sodass deren Langlebigkeit, Sicherheit und Funktionalität beeinträchtigt werden können. Mit dem additiven Fertigungsverfahren Laser Powder Bed Fusion (LPBF) können Hochleistungswerkstoffe verarbeitet werden, welche wasserstoffreichen Umgebungen standhalten. Dabei können die große geometrische Gestal- tungsfreiheit sowie die Möglichkeit zur Funktionsintegration beim LPBF ausgenutzt werden. die Funktionalität der gefertigten Komponenten sichergestellt und der Aufwand der meist langwierigen und kostenintensiven nachgelagerten Qualitätskontrolle durch die Nutzung von LPBF-Prozessbeobachtungsdaten reduziert werden. Das zeigen die ersten Ergebnisse Am Fraunhofer ILT wurde der LPBF-Prozess zur Verarbeitung der beiden hochfesten Aluminiumlegierungen Custalloy und Scancromal® qualifiziert. Dabei wird eine relative Bauteildichte größer 99,5 Prozent bei einer Aufbaurate größer 100 cm³/h erreicht. Untersuchungen zu den mechanischen Eigenschaften beider Werkstoffe sowie einer Wärmebehandlungsroute folgen. Mit der eingesetzten Prozesssensorik werden qualitätsrelevante Defekte (z. B. Inklusionen von Fremdpartikeln mit Größen von bis zu 400 µm) sowohl im Pulverbett als auch im Schmelz- prozess detektiert. Autor: Luke Schüller M. Sc., luke.schueller@ilt.fraunhofer.de Der Ansatz des Fraunhofer ILT Kontakt Am Fraunhofer ILT werden zwei TIRIKA-Arbeitspakete parallel bearbeitet. Zum einen wird der LPBF-Prozess für neuartige, hochfeste Aluminiumlegierungen für die Anwendung in wasser- stoffreichen Umgebungen untersucht. Zum anderen werden sensorbasierte Ansätze zur Detektion von Bauteildefekten während des laufenden LPBF-Prozesses untersucht. So kann Niklas Prätzsch M Sc Gruppenleiter LPBF-Prozess- und Systemtechnik Telefon +49 241 8906-8174 niklas.prätzsch@ilt.fraunhofer.de 63

Ökologisch nachhaltige Luftfahrt durch Additive Fertigung Belichtung eines Inlet Guide Vane (IGV) im LPBF-Prozess. Im Mobilitätssektor trägt die kommerzielle Luftfahrt erheblich zu den verursachten Treibhausgasemissionen bei. Mangels Alternativen, besonders auf langen und interkontinentalen Strecken, steigen die Bestrebungen in Industrie und Forschung, den Luftverkehr nachhaltiger zu gestalten. Dabei können die Entwicklung und Verbreitung neuer Technologien wie der Additiven Fertigung einen entscheidenden Beitrag leisten. Additive Fertigungsverfahren zeichnen sich durch eine hohe Ressourceneffizienz bei gleichzeitig hoher Gewichtseinsparung durch Topologieoptimierung aus. Die Abteilung Laser Powder Bed Fusion des Fraunhofer ILT beteiligt sich in diesem Kontext am EU-Forschungsprogramm »Clean Sky 2«, dessen Ziel es ist, die ökologischen Auswir- kungen der Luftfahrt auf unseren Lebensraum erheblich zu reduzieren. Entwicklung von Modellen für die ökologische Bilanzierung der Additiven Fertigung Die Bewertung des ökologischen Einflusses findet über Life Cycle Assessment statt. Bei ökologischen Analysen werden zunächst die erforderlichen Stoff- und Energieströme bei der Bauteilfertigung für die notwendigen Subprozesse, z. B. den Laser Powder Bed Fusion-Prozess, erfasst. Zusammen mit Partnern werden während der Fertigung Primärdaten für das Life Cycle Inventory (LCI) auf Anlagenebene erfasst. Auf Basis dieser Daten werden anschließend Modelle der Prozessketten, vom Rohmaterial bis hin zum Recycling des Bauteils, auf- gebaut. Anhand der erarbeiteten Modelle können relevante Emittenten identifiziert und durch nachhaltige Alternativen substituiert werden. Bewertung des ökologischen Fußabdrucks für additiv gefertigte Luftfahrtkomponenten Die ökologischen Analysen werden für mehrere Anwendungs- fälle und Materialien aufgebaut und ausgewertet. Durch die hohen Freiheitsgrade bei der Fertigung, die hohe Recyclingrate des Pulvermaterials und die Gewichtseinsparungen zeigen die Analysen, dass die Additive Fertigung, trotz des großen Energie- verbrauchs während des Fertigungsschritts, einen kleineren ökologischen Fußabdruck als konventionelle Fertigungsrouten aufweist. Besonders im Bereich der Reparaturanwendungen stellen die additiven Fertigungsverfahren folglich eine ökolo- gisch nachhaltige Alternative zu konventionellen Verfahren dar. Autor: Christian Weiß M. Sc., christian.weiss@ilt.fraunhofer.de 65

WIR!-Bündnis LASER.region.AACHEN Treffen der Bündnispartner an der FH Aachen. Was ist das Bündnis LASER.region.AACHEN? Das WIR!-Bündnis LASER.region.AACHEN ist ein Förderprojekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, das den Strukturwandel im größten Braunkohlerevier Europas voran- treibt. Durch die Herstellung und Nutzung neuer laserbasierter Produktionslösungen werden nachhaltig Arbeitsplätze und wirtschaftliche Erfolgsfaktoren für die LASER.region.AACHEN geschaffen. Das WIR!-Bündnis LASER.region.AACHEN ver- netzt zahlreiche Wissensgebiete, Branchen und Technologien. Die Zusammenarbeit von über 50 Industriepartnern aus allen Bereichen der Lasertechnik, Fraunhofer ILT, RWTH Aachen University und FH Aachen als Forschungseinrichtungen sowie Bildungs-, Förderungs- und Sozialpartnern bietet dazu optima- le Voraussetzungen. Schnittstellen für unterschiedliche laserbasierte Prozesse systematisch detektiert und Lösungsansätze zur verbesserten datenbasierten Verknüpfung entwickelt, um eine durchgän- gige digitale laserbasierte Prozesskette zu entwickeln. Das Projekt »Zugängliche Lasermaterialbearbeitung durch erklär- bare künstliche Intelligenz (ZuLeKi)« beinhaltet die Erprobung von KI-Ansätzen für die Lasermaterialbearbeitung, die nicht spezialisierten Fachkräften den Einsatz von KI im Mittelstand ermöglichen, um z. B. Maschinenzustandsdaten und Prozess- daten zur Qualitätssicherung von laserbasierten Prozessen einzusetzen. Die Nutzbarmachung neuer innovativer optischer Komponenten für die angepasste Laserstrahlformung ist Ziel des Projekts »Fortschrittliche optische Elemente für eine ange- passte Strahlformung (FortOP)«. Insbesondere leicht integrier- bare Konzepte für die Lasermaterialbearbeitung sind ein Fokus dieses Projekts. Welche Innovationsprojekte werden im Rahmen des Bündnisses durchgeführt? Das WIR!-Bündnis LASER.region.AACHEN ist ein Förderprojekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Im Bündnis LASER.region.AACHEN werden neue Verfahren und Produkte, gemeinsame Technologieplattformen, Dienst- leistungskonzepte sowie neue Aus- und Weiterbildungs- konzepte geschaffen und im Rahmen von unterschiedlichen Projekten entwickelt. Im Projekt »Strategieentwicklung« werden die strategischen Ziele des Bündnisses de昀椀niert und in eine Strategie überführt. Im Rahmen von Workshops und Treffen zwischen Forschungs- und Industriepartnern werden Forschungsthemen für gemeinsame Projekte de昀椀niert. Im Projekt »Kombinierte Laserverfahren (KoLa)« werden Kontakt Prof. Sebastian Bremen Gruppenleiter AM-Polymere Telefon +49 241 8906-537 sebastian.bremen@ilt.fraunhofer.de 67

Kontakt Dipl-Ing Hans-Dieter Hoffmann Abteilungsleiter Telefon +49 241 8906-206 hansdieter.hoffmann@ilt.fraunhofer.de Abteilung Laser und Optische Systeme Optikdesign und Diodenlaser Festkörperlaser Faserlaser EUV-Technologie Packaging Ultrakurzpulslaser NLO und abstimmbare Laser 69

Datenkette für die digitale Fertigung individualisierter Optiken 1 Teilautomatisiert ausgelegter achromatischer Zweilinser. 2 Oberflächenmessung eines Rohlings nach dem Pressen. Optik und Optikanwendungen sind Querschnittsthemen über viele Märkte hinweg, von Kameras und LIDAR-Sensoren für das autonome Fahren bis hin zur satellitengestützten Messung von Klimagasen. Die Kernkomponenten optischer Aufbauten sind präzise Optiken, die zunehmend durch eine fortschreitende Individualisierung, komplexere Geometrien und immer kürzere Produktentwicklungszyklen geprägt werden. Klassische sub- traktive Fertigungstechnologien, wie Schleifen und Polieren, stoßen technologie- und skalierungsbedingt zunehmend an ihre Grenzen. Die Fertigungs- und Lieferzeiten individualisierter Optiken betragen häufig mehrere Wochen bis Monate. Laserbasierte Optikfertigung Gemeinsam mit dem Fraunhofer IPT und IST wird eine digita- lisierte und laserbasierte Fertigungskette entwickelt. Das Ziel des PREPARE-Projekts OPTICS48 ist die Fertigung individua- lisierter Optiken innerhalb von 48 Stunden. Die Grundlage für die Fertigungskette bilden Rohlinge, die mittels Glas- umformung in hoher Stückzahl günstig herstellbar sind. Mit den laserbasierten Fertigungsschritten der Formgebung und -änderung durch Abtrag, Politur und Präzisionsformkorrektur werden aus diesen Rohlingen die kundenspezifischen Optiken gefertigt. Die digitale Steuerung der Laserprozesse ermöglicht dabei die Individualisierung jeder einzelnen Optik, ohne dass dabei zusätzliche Kosten entstehen. Mit dem anschließenden Auftragen einer Anti-Reflex-Beschichtung wird die gesamte Wertschöpfung eines optischen Elements aus Glas abgedeckt. Teilautomatisierte Auslegung eines achromatischen Zweilinsers In einem ersten Schritt wurden das teilautomatisierte Optik- design eines asphärischen, achromatischen Zweilinsers und der digitale Schatten der beschriebenen Fertigungskette über einen Webserver verknüpft. Basierend auf der Brennweite und dem zu korrigierenden Wellenlängenpaar wird der Achromat aus N-BK7- und P-SF69-Rohlingen berechnet. Anschließend wird die Abtragsdauer des Formänderungsprozesses unter Einhaltung der Anforderungen an die Abbildungsqualität minimiert. Ein User Interface des Webservers ermöglicht den Download aller für den Fertigungs- und Beschichtungsprozess notwendigen Daten, wie z. B. Winkelverteilung der ein- und austretenden Strahlung. Für die durchgängige Verfolgung der Produktion werden über einen Upload die in der Fertigung entstandenen Messungen mit dem Achromaten verknüpft. Autor: Lucas Warnecke M. Sc., lucas.warnecke@ilt.fraunhofer.de Kontakt Dr Martin Traub Gruppenleiter Optikdesign und Diodenlaser Telefon +49 241 8906-342 martin.traub@ilt.fraunhofer.de 71

Frequenzkonvertierter Faserverstärker zur Atmosphärenforschung 1 Labordemonstrator des fre- quenzkonvertierten Faserlasers. Stickoxide spielen eine wichtige Rolle in der Atmosphären- chemie und deren Messung liefert u. a. Erkenntnisse für die Luftqualität sowie zum Verständnis des Klimawandels. Am For- schungszentrum Jülich wird am Institut für Energie und Klima- forschung die troposphärische Photochemie mithilfe modernster physikalischer Messtechnik untersucht. Zur laserinduzierten Fluoreszenzmessung von Stickoxiden in der Atmosphäre soll dafür vom Fraunhofer ILT eine entsprechende Strahlquelle realisiert und dazu ein bestehendes Laserkonzept zunächst evaluiert und angepasst bzw. verbessert werden. Anschließend soll ein Labordemonstrator aufgebaut werden, der in der Lage ist, durch die Kombination eines Faserverstärkers mit einer Fre- quenzkonversionseinheit die erforderliche gepulste Strahlung mit Wellenlängen im tiefen Ultraviolett-Bereich mit Spitzenleis- tungen von > 1,5 W bei 215 nm zu liefern. Laserkonzept Der realisierte Labordemonstrator besteht aus einem polarisier- ten, dreistufigen Faserverstärker mit einer Linienbreite von < 10 MHz und einer dreistufigen Frequenzkonversion vom infra- roten Wellenlängenbereich zum tiefen Ultraviolett. Der Faserver- stärker wird dabei mit einer DFB-Diode bei 1074 nm geseedet, die zur Pulserzeugung der 2–3 ns langen Pulse mit einem elektrisch gepulsten Halbleiterverstärker vor- und anschließend in einem kerngepumpten, regenerativen und in zwei mantel- gepumpten linearen Faserverstärkern nachverstärkt wird. Die einzelnen Verstärkerstufen sind durch Faraday-Isolatoren von- einander separiert. Die nötige Ausgangswellenlänge wird mit einer darauffolgenden Frequenzkonversionseinheit bestehend aus einer Frequenzverdopplung von 1074 zu 537 nm und zwei- stufiger Summenfrequenzerzeugung über 358 zu 215 nm erreicht. Ergebnisse Durch Anpassungen und Optimierungen des Faserverstärker- designs konnten alle Zielparameter erfolgreich nachgewiesen und die Spitzenleistung im Infraroten verdreifacht und dadurch im tiefen Ultraviolett überproportional auf > 6,5 W angehoben werden. Der Labordemonstrator wurde an das Forschungs- zentrum Jülich geliefert und kann dort in Zukunft für experi- mentelle Studien verwendet werden. Diese Arbeiten wurden durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung als Teil der FONA-Strategie »Research for Sustainibility« im Projekt »ACTRIS-D: National Facilities« gefördert. Autor: Dipl.-Phys. Martin Giesberts, martin.giesberts@ilt.fraunhofer.de Kontakt Patrick Baer M Sc Gruppenleiter Faserlaser Telefon +49 241 8906-8251 patrick.baer@ilt.fraunhofer.de 73

Hocheffizienter UV-Laser für tageslichtfähiges Atmosphären-LIDAR Diodengepumpter Alexandritlaser mit UV-Emission im Laboraufbau. Aufgrund der zunehmenden Auswirkungen anthropogener Emissionen auf das Klima steigt die Bedeutung des Verständ- nisses und der Überwachung der Atmosphärenvorgänge. Das Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) konzentriert sich auf die Messung von Wind- und Temperaturprofilen der Atmosphäre bis in eine Höhe von 120 km. Dabei werden hauptsächlich mobile Resonanz-LIDAR-Systeme eingesetzt. Durch den Einsatz mehrerer solcher Systeme mit überlap- penden Beobachtungsbereichen entsteht ein Netzwerk mit unerreichter Auflösung und Flächenabdeckung. Diese Daten werden teilweise unter schwierigen Umweltbedingungen, wie in Polar- oder Tropengebieten, an entlegenen Orten konti- nuierlich über lange Zeiträume gesammelt. Daher müssen die LIDAR-Systeme robust, kompakt und leicht zu transportieren sein sowie autonom und wartungsarm funktionieren. Die Nut- zung von angepassten Wellenlängen im UV-Bereich ermöglicht eine Messung unter Tageslichtbedingungen ohne verminderte Auflösung durch den solaren Hintergrund. Umsetzung in LIDAR-System für Messkampagne Der Laser erzielt im UV eine mittlere Leistung von 1,5 W bei 500 Hz mit einer sehr hohen elektrooptischen Effizienz von 2 Prozent. Die Linienbreite ist durch Seeding und Kavitäts- längenregelung extrem schmalbandig, um die Resonanzlinie abzuscannen. Es werden zwei Prototypen aufgebaut, die in zwei LIDAR-Systeme integriert und mit europaweiten Messun- gen getestet werden. Durch die Abstimmbarkeit des Alexan- dritlasers können zudem mit geringem Aufwand weitere Resonanzwellenlängen im UV adressiert werden, wodurch der Höhenbereich noch erweitert und selbst die Auswirkungen von Weltraumwetter auf die Atmosphäre direkt gemessen werden können. Die Arbeiten werden im Rahmen des EU-Projekts EULIAA unter dem Förderkennzeichen 101086317 durchgeführt. Autorin: Sarah Scheuer M. Eng., sarah.scheuer@ilt.fraunhofer.de Konzept für effiziente Frequenzkonversion Auf Basis eines bereits in kompakten LIDAR-Systemen erprob- ten diodengepumpten Alexandritlasers wurde ein Konzept erarbeitet, welches weiterhin die hohen spektralen Anforde- rungen erfüllt. Durch eine effiziente Frequenzverdopplung wurde die Zielwellenlänge im UV, der Eisenresonanz bei 386 nm, erreicht und die Eignung als LIDAR-Emitter nachgewiesen. Kontakt Dr Bernd Jungbluth Gruppenleiter NLO und abstimmbare Laser Telefon +49 241 8906-414 bernd.jungbluth@ilt.fraunhofer.de 75

Pockelszelle für Weltraumanwendungen Integrierte Pockelszelle für Welltraumanwendungen. Der Einsatz von Lasersystemen im Weltraum, z. B. LIDAR für die Atmosphärenforschung, erfordert mechanisch und thermisch stabile optomechanische Komponenten. Aufgrund der BBO- Kristalleigenschaften ist die Realisierung der Pockelszelle eine besondere Aufgabe. Neben der Montage des Kristalls stellen thermische Lasten von -30 °C bis +50 °C und mechanische Lasten von bis zu 20 Grms eine Herausforderung dar. Des Weiteren soll die Montage ohne organische Stoffe erfolgen. Für den Aufbau der Pockelszelle wird deshalb eine am Fraun- hofer ILT entwickelte Löttechnik eingesetzt. Aufbau der Pockelszelle Der BBO-Kristall wird in einem Keramikgehäuse mit speziellen Gitterstrukturen aus Stahl eingelötet. Um die mechanischen Spannungen im Kristall zu reduzieren, kommt ein Weichlot zum Einsatz. Weiterhin werden die Verspannungen durch die Geometrie der Lötverbindung reduziert. Anschließend wird das Keramikgehäuse auf einen Halter gelötet und per Pick & Align-Verfahren im Lasersystem justiert. Pockelszellenkonzept erfolgreich umgesetzt Die Gesamtbaugruppe bestehend aus Pockelszelle und Halter hat ein umfangreiches Qualifikationsprogramm durchlaufen. Neben elektro-optischen Untersuchungen sind Verspannungsanalysen des Kristalls sowie Kapazitäts- und Induktivitätsmessungen durchgeführt worden. Während dieser Testreihe sind alle Kriterien erfüllt worden. Bei den Umwelttests lag die Positionsabweichung unter den gefor- derten 100 µrad. Abschließend wurde die Pockelszelle einem Überspannungstest mit 5 kV Gleichstrom und einem Langzeit- test mit 6.21 GShots unterzogen. An der Gesamtbaugruppe, insbesondere am Kristall, konnten keine Beschädigungen detektiert werden. Nach der erfolgreichen Qualifikation wurde die Pockelszelle ins MERLIN-EQM-System eingebaut. Das Pockelszellenkonzept kann bei Hochleistungsanwendungen oder bei Einsatz von Lasersystemen unter harschen Umwelt- bedingungen eingesetzt werden. Die Arbeiten werden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz unter dem FKZ 50EP1601 gefördert und erfolgen im Auftrag des DLR-Raumfahrtmanagements im Unterauftrag von Airbus Defence and Space GmbH. Autor: Witalij Wirz M. Eng., witalij.wirz@ilt.fraunhofer.de Kontakt Dr. Heinrich Faidel Gruppenleiter Packaging Telefon +49 241 8906-592 heinrich.faidel@ilt.fraunhofer.de 77

Nichtplanarer Ringoszillator mit 2 µm Wellenlänge Gravitationswellendetektoren (GWDs) der dritten Generation besitzen ein enormes Potenzial für neue Entdeckungen in der Astrophysik oder Kosmologie. Dazu werden in allen Parame- tern hochstabile Lasersysteme benötigt. Bei aktuellen Lasersys- temen der GWDs werden häufig nichtplanare Ringoszillatoren (NPROs) mit einer Emissionswellenlänge von 1064 nm als Seedlaser für eine darauffolgende Verstärkerkette verwendet. Im Rahmen des Interreg-Projekts E-TEST entwickelt das Fraun- hofer ILT einen NPRO-Laser mit 2 µm Wellenlänge, welcher als hochstabiler Seedlaser für ein leistungsstabilisiertes Faser- verstärkersystem dient. Mittels dieser Wellenlänge kann der Bereich der Messungen von Gravitationswellen im niedrigeren Frequenzspektrum erweitert werden. Monolithischer Laser mit höchster Stabilität Als NPRO bezeichnet man einen monolithischen Laseros- zillator, in dem die Laserstrahlung in einem Ring unter Aus- nutzung von Totalreflexion durch den Laserkristall propagiert. Dieses erprobte Konzept ermöglicht sehr hohe Leistungs- und Frequenzstabilitäten. Um eine Wellenlänge von 2 µm zu erreichen, wird ein NPRO basierend auf einem Ho:YAG-Laser- medium realisiert. Dieser wird durch einen am Fraunhofer ILT entwickelten, mehrstufigen hochstabilen Thulium-Faserlaser gepumpt. Aufgrund des geringen Wellenlängenunterschieds der beiden Lasermedien kommt es zu einer geringen Wärme- entwicklung im NPRO-Laserkristall. 1 Labordemonstrator eines 2 µm NPRO. Ergebnisse und Ausblick Es werden zwei verschiedene NPRO-Systeme realisiert. Bei einer Wellenlänge von 2120 nm konnte eine Ausgangsleistung von bis zu 350 mW im longitudinalem Singlemode demons- triert werden und im zweiten System bis zu 50 mW bei einer Wellenlänge von 2090 nm. In beiden Systemen konnte eine nahezu beugungsbegrenzte Strahlqualität erreicht sowie eine relative Leistungsstabilität von 0,2 Prozent und ein Polarisa- tionsgrad > 20 dB gezeigt werden. Im nächsten Schritt ist die Verstärkung des NPROs bei 2090 nm durch eine am Fraun- hofer ILT entwickelte Holmium-Faserverstärkerkette geplant. Dieses System soll mittels aktiver Methoden frequenz- und leistungsstabilisiert werden, um die extremen Anforderungen zukünftiger Gravitationswellendetektoren zu erfüllen. Die Arbeiten wurden durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung im Auftrag des Ministeriums für Wirtschaft, In- dustrie, Klimaschutz und Energie des Landes NRW gefördert. Autor: Johannes Ebert M. Sc., johannes.ebert@ilt.fraunhofer.de Kontakt Dipl-Phys Marco Höfer Gruppenleiter Festkörperlaser Telefon +49 241 8906-128 marco.hoefer@ilt.fraunhofer.de 79

Netzwerke und Cluster Fraunhofer-Netzwerke In Clustern und Leitprojekten bündelt das Fraunhofer ILT zusammen mit anderen Fraunhofer-Instituten seine Kompetenzen und entwickelt Anwendungen für Industrie und Forschung Die Fraunhofer-Gesellschaft Die Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in Deutschland ist eine der führenden Organisa- tionen für anwendungsorientierte Forschung. Im Innovationsprozess spielt sie eine zentrale Rolle – mit Forschungsschwerpunkten in zukunftsrelevanten Schlüsseltechnologien und dem Transfer von Forschungsergebnissen in die Industrie. Für öffentlich-private Partner- schaften ist Fraunhofer ein attraktiver und etablierter Akteur. Insbesondere mittelständische Unternehmen nutzen Expertise und Ressourcen von Fraun- hofer, um ihre Wettbewerbsfähigkeit durch die Neu- und Weiterentwicklung von Techno- logien zu verstetigen. Fraunhofer-Fachkräfte begleiten die Industriepartner dabei von der Idee bis zur Markteinführung. Als einer der aktivsten Patentanmelder in Deutschland und Europa entwickelt die Forschungsgesellschaft ein umfangreiches, internationales Patent- portfolio. Dieses dient als Grundlage für den Transfer von Technologien durch Forschungs- projekte, Ausgründungen und Lizenzierung. Darüber hinaus adressiert Fraunhofer gesamt- gesellschaftliche Ziele in wichtigen Techno- logiebereichen durch interdisziplinäre und internationale Kooperationen im konkreten Marktumfeld. Beispiele sind Lösungen für den Umbau von Energiesystemen, die Cybersicher- heit oder für die generative Künstliche Intelli- genz. Damit trägt Fraunhofer zur Zukunftsfä- higkeit des Innovationsstandorts Deutschland und zum Entstehen von Arbeitsplätzen, Investitionseffekten in der Wirtschaft und zur gesellschaftlichen Akzeptanz moderner Technik bei. Kooperationen mit exzellenten Forschungspartnern und Unternehmen weltweit beleben zudem den Austausch mit den einflussreichsten Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen. In 76 Instituten und Forschungseinrichtungen beschäftigt die 1949 gegründete Organisation knapp 32 000 Mitarbeitende mit überwiegend natur- oder ingenieurwissenschaftlicher Aus- bildung. Sie erarbeiten das jährliche Finanz- volumen von 3,4 Mrd. €. Davon fallen 3,0 Mrd. € auf den Bereich Vertragsforschung, der sich in drei Finanzierungssäulen gliedert: Aufträge aus der Industrie und Lizenzerträge in Höhe von insgesamt 836 Mio. € und öffentlich finanzierte Forschung, die Bund und Länder durch eine Grundfinanzierung absichern. Damit ermöglichen die Zuwendungsgeber, dass die Institute schon heute Problemlösun- gen entwickeln können, die in einigen Jahren für die Wirtschaft und Gesellschaft relevant werden. Der hohe Anteil an Wirtschaftserträ- gen ist das Fraunhofer-Alleinstellungsmerkmal in der deutschen Forschungslandschaft. Hoch motivierte Mitarbeitende stellen für Fraunhofer den wichtigsten Erfolgsfaktor dar. Daher öffnet die Wissenschaftsorganisation Raum für selbstständiges, gestaltendes und zielorientiertes Arbeiten. Fraunhofer fördert die fachliche und persönliche Entwicklung, um Aufstiegschancen für ihre Mitarbeitenden in Wirtschaft und Gesellschaft zu unterstützen. Namensgeber der als gemeinnützig anerkann- ten Fraunhofer-Gesellschaft ist der Münchner Gelehrte Joseph von Fraunhofer (1787–1826). Er war als Forscher, Erfinder und Unternehmer gleichermaßen erfolgreich. Auf einen Blick 76 Institute 32 000 Mitarbeitende 3,4 Mrd. € Finanzvolumen davon 3,0 Mrd. € Vertragsforschung Stand: April 2024 81

Zukunftsmarkt Quantentechnologien Prof. Constantin Häfner übergibt am 22. Mai 2023 als Leiter der vom BMBF eingesetzten Experten- kommission zur Laserträgheits- fusion das Memorandum an Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger, © BMBF / Hans-Joachim Rickel. Das Augenmerk fiel auf die Laserfusion, ihr Potenzial sowie Deutschlands Position in diesem Technologiefeld. Bundesministerin Bettina Stark-Watzinger setzte eine hochkarätig und international besetzte Expertenkommission ein, deren Leitung mir übertragen wurde. Die erste Sitzung fand fast zeitgleich mit dem NIF-Expe- riment statt. Schon im Mai 2023 haben wir der Ministerin ein umfassendes Memorandum überreicht. Es enthält allgemeine Empfehlun- gen und viele Vorschläge zum Ausbau der Fusionsforschung, der notwendigen Infra- strukturen sowie Kooperationen zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Das Tempo und öffentliche Engagement senden ein starkes Signal: Die Politik hat das Potenzial der Träg- heitsfusion erkannt. Im September 2023 ließ sie Taten folgen. Die Bundesregierung inves- tiert in den nächsten fünf Jahren 1 Mrd. € in die Fusionsforschung und strebt eine rasche Industrialisierung der Fusionstechnologie an. Wie ordnen Sie als Institutsleiter des Fraunhofer ILT diese Entwicklung strategisch ein? Die Kernfusion ist eine große Chance für den High-Tech-Standort Deutschland. Wir haben hier viele Marktführer im Bereich Laser und Photonik, die zum Erfolg der Laserträgheits- fusion beitragen können. Zudem werden sich Technologieentwicklungen für die Fusion in andere Anwendungen übertragen lassen. Das Zeitalter des Lasers ist jung. Wir können uns gar nicht vorstellen, was er künftig be- wirken kann und wird. Die angekündigte wettbewerbsbasierte Förderung ist eine ausgezeichnete Perspektive für die Industrie: Gemeinsam können wir Technologien für die Fusion entwickeln! Technologieoffenheit ist dabei das Leitprinzip. Fraunhofer fungiert als Enabler und Brückenbauer, dessen breites Spektrum an Kompetenzen entscheidend zur Entwicklung von Schlüsseltechnologien beiträgt: sei es in der Target- und Material- entwicklung, der Messtechnik oder Imple- mentierung von KI und Machine Learning, in nachhaltigen photonischen Produktions- prozessen für Kraftwerkskomponenten oder der Entwicklung von Lasern und Optiken am Fraunhofer ILT. Über 30 Fraunhofer-Institute haben Kompetenzen im Bereich der Fusion. Auf unserem Fraunhofer-Fokustag »Kern- fusion« haben wir beschlossen, eine umfas- sende Kompetenzmatrix zu erstellen und den Transfer aus der Wissenschaft in die Industrie zu intensivieren. Das Fraunhofer ILT hat dafür eine Taskforce Fusionstechnologie gegründet, die sich mit voller Kraft dafür einsetzt und das Thema strategisch koordiniert. Es ist so mächtig, dass es heißen muss: »All hands on deck!«. Auch international bauen wir gezielt bilaterale Partnerschaften auf und aus. Es gilt nun, das rasante Tempo beizubehalten und Talente an Bord zu holen. Dafür muss Deutschland exzellente Forschungseinrichtun- gen aufbauen und unterhalten, die die Köpfe von morgen ausbilden. »Energie ist der Treibstoff unserer modernen Gesell- schaft. Fusion hat das Potenzial, unsere Energie- versorgung zu revolutionieren...«. Bettina Stark-Watzinger Kontakt Prof. Constantin Häfner Institutsleiter Tel +49 241 8906-110 constantin.haefner@ ilt.fraunhofer.de 83

Netzwerke und Cluster Innovationscluster am Standort Aachen In Aachen betreibt das Fraunhofer ILT seit vielen Jahren Innovations- cluster, die vor Ort eine enge Verzahnung von Wirtschaft und Wissenschaft im Bereich der Photonik sicherstellen Zusammenarbeit vor Ort Industriekooperationen am Standort Aachen Innovationscluster bilden eine Quelle für Know-how-Transfer, Nachwuchsförderung und Ausgründungen. Der Standortvorteil fördert sowohl die personelle als auch die infrastrukturelle Vernetzung. So stellt das Fraunhofer ILT mit seiner ständig aktualisierten Infrastruktur europaweit einen der größten Laseranlagenparks. Die Nähe zur RWTH Aachen University wiederum garantiert einen Zufluss von sehr gut ausgebildeten Ingenieuren und Naturwissenschaftlern. Die systematische und langfristige Zusammenarbeit von Hoch- schule, Fraunhofer ILT und Industrie erfolgt insbesondere über den Forschungscampus Digital Photonic Production (DPP). Aus diesem Umfeld werden auch Spin-offs generiert, die die lange Ausgründungstradition des Fraun- hofer ILT mit über 40 Spin-offs in 30 Jahren fortsetzen. www.forschungscampus-dpp.de Auf Seiten der Laserindustrie haben sich zahlreiche mittelständische Unternehmen zur LASER.region.Aachen zusammengeschlossen. Das Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, die Region Aachen als Zentrum für agile laser- basierte Produktionslösungen zu positionieren. Dadurch werden nachhaltig Arbeitsplätze geschaffen. www.laserregionaachen.de Auch auf der Laseranwenderseite bündeln Unternehmen am Standort Aachen einige ihrer relevanten Forschungstätigkeiten. So haben die Fraunhofer-Institute für Produk- tionstechnologie IPT und Lasertechnik ILT sowie das Werkzeugmaschinenlabor WZL und der Lehrstuhl für Digital Additive Pro- duction DAP der RWTH Aachen University in 2015 zusammen mit 19 Industriepartnern das »International Center for Turbomachinery Manufacturing – ICTM« ins Leben gerufen. Zu den Industriepartnern des Netzwerks zählen große und mittelständische Unternehmen u. a. aus den Bereichen Turbomaschinenbau, Automatisierungs- und Zerspanungstechnik sowie Additive Fertigung. Im Mittelpunkt des Centers stehen Forschung und Entwicklung rund um die Fertigung und Reparatur von Turbomaschinenkomponenten, die durch die Partner in allen Bereichen abgedeckt werden. www.ictm-aachen.com Innovations- cluster als Quelle für Know-how- Transfer, Nachwuchs- förderung und Ausgründungen. 85

Lehrstuhl für Technologie Optischer Systeme TOS Mit dem Lehrstuhl für Technologie Optischer Systeme TOS trägt die RWTH Aachen Uni- versity seit 2004 der wachsenden Bedeutung hochentwickelter optischer Systeme in der Fertigung, den IT-Industrien und den Lebens- wissenschaften Rechnung. Der Fokus der Forschung liegt in der Entwicklung und Inte- gration optischer Komponenten und Systeme für Laserstrahlquellen und Laseranlagen. Hochkorrigierte Fokussiersysteme für hohe Laserleistungen, Einrichtungen zur Strahl- homogenisierung oder innovative Systeme zur Strahlumformung spielen bei Laseranlagen in der Fertigungstechnik eine bedeutende Rolle. Hierzu zählen adaptive Optiken und Freiform- optiken zur innovativen Strahlformung für prozessangepasste Intensitätsverteilungen. Für Hochleistungsdiodenlaser werden mikro- und makrooptische Komponenten entwickelt und zu Systemen kombiniert. Im Bereich der EUV-Technologie wird die Lithographie und Materialanalyse mit Auflösungen kleiner als 50 Nanometer untersucht. Prof. Carlo Holly (Lehrstuhlleiter) www.tos.rwth-aachen.de Lehr- und Forschungsgebiet für Nichtlineare Dynamik der Laser-Fertigungsverfahren NLD Das 2005 gegründete Lehr- und Forschungs- gebiet für Nichtlineare Dynamik der Laser- Fertigungsverfahren NLD erforscht die Grundlagen der optischen Technologien mit Schwerpunkt auf Modellbildung und Simulation für die Anwendungsbereiche Makroschweißen und -schneiden, Additive Fertigung, Präzisionsbearbeitung mit Ultra- kurzpulslasern und PDT in der Zahnmedizin sowie Dermatologie. Technische Systeme werden durch Anwen- dung und Erweiterung mathematisch-phy- sikalischer und experimenteller Methoden untersucht. Mit der Analyse mathematischer Modelle werden ein besseres Verständnis dynamischer Zusammenhänge erreicht und neue Konzepte für die Verfahrensführung gewonnen. In Kooperation mit dem Fraun- hofer ILT werden die Ergebnisse für Partner aus der Industrie umgesetzt. Im Vordergrund der Ausbildungsziele steht die Vermittlung einer wissenschaftlichen Methodik zur Modell- bildung anhand praxisnaher Beispiele. Prof. Wolfgang Schulz (Leiter des Lehr-/Forschungsgebiets) www.nld.rwth-aachen.de Netzwerke und Cluster Hauptgebäude und »SuperC« der RWTH Aachen University, © RWTH Aachen University / Peter Winandy. 87

Research Center DPP Industry Building DPP Die inter- und transdisziplinäre Vernetzung verschiedener Forschungsgebiete ist ein wesentlicher Faktor für die Verkürzung von Innovationszyklen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Institute und Lehrstühle der RWTH Aachen forschen über einen verhältnismäßig langen Zeitraum gemeinsam an unterschiedlichen Themen zu gemeinsamen Zielen. Das 2019 eröffnete und 2020 vollständig in Betrieb genommene Research Center DPP bietet Forschenden auf ca. 4300 qm Nutzfläche – davon 2800 qm Labor-, Reinraum und Hallenflächen – Raum für grundlagenorientierte Forschung im Bereich der Photonik. Die aktuell beteilig- ten Institute und Lehrstühle stammen aus sechs Fakultäten der RWTH Aachen Uni- versity: Maschinenwesen, Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, Elek- trotechnik und Informationstechnik, Geo- ressourcen und Materialtechnik, Medizin und Wirtschaftswissenschaften. In unmittelbarer Nähe zum Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT können sich Unternehmen im Industry Building Digital Photonic Produc- tion niederlassen, um neue Komponenten, Systeme, Verfahren, Prozessketten oder Geschäftsmodelle im Bereich der optischen Technologien – insbesondere für die Produk- tionstechnik – zu entwickeln. Für die langfris- tige, strategische Kooperation im Rahmen des Forschungscampus DPP bietet das Industry Building DPP damit die notwendige Infra- struktur. Räumlichkeiten wie Labore und Büros können je nach Bedarf über den privaten Betreiber angemietet werden. In Open Space- Strukturen und gemeinsam belegten Laboren können gemischte Teams aus Industrie und Wissenschaft interagieren und sich gegen- seitig inspirieren. Auch die Aus- und Fortbil- dung sowie der Zugang zu wissenschaftlichen Veranstaltungen vor Ort gestaltet sich durch die »Immatrikulation der Unternehmen« an der RWTH Aachen University effizient und zukunftsweisend. 1 Industry Building DPP (re.) und Research Center DPP (li.) im Cluster Photonik, © For- schungscampus DPP, Aachen. 2 Eingangsbereich des Indus- try Building DPP im Cluster Photonik, © Forschungscam- pus DPP, Aachen. Kontakt Dr. Christian Hinke Telefon +49 241 80-40418 christian.hinke@llt.rwth-aachen.de Prof. Constantin Häfner Telefon +49 241 8906-110 constantin.haefner@ llt.rwth-aachen.de wwwforschungscampus-dppde 89

Netzwerke und Cluster Kundenreferenzen Kundenreferenzen Die hier aufgelisteten Firmen sind ein repräsentativer Querschnitt der umfangreichen Kundenliste des Fraunhofer ILT. Stand Dezember 2023. Mit freundlicher Genehmigung der Kooperationspartner. 91

Netzwerke und Cluster Standortinitiativen – Battery und Hydrogen Lab Die Energiewende erfordert nachhaltige Energie aus Photovoltaik und Windkraft, wofür Energiespeicher wie Batterien und grüner Wasserstoff benötigt werden Das Fraunhofer ILT hat hierfür am Standort Aachen das Battery Lab und das Hydrogen Lab etabliert Hydrogen Lab – die Zukunft gehört dem grünen Wasserstoff Wasserstoff ist ein vielseitiger Energieträger, der zwar energieintensiv erzeugt werden muss, dafür aber eine Reihe von Vorteilen gegenüber Batterien besitzt: Grüner Wasser- stoff kann lange gespeichert werden und die vorhandene Erdgas-Infrastruktur nutzen. Es lassen sich damit viele Industrieprozesse betreiben, die aktuell noch Erdgas, Erdöl oder Kohle verwenden. Mit der Rückverstro- mung und der Einspeisung in das Stromnetz werden wasserstoffbetriebene Spitzenlastkraft- werke zukünftig die Versorgungssicherheit gewährleisten. Doch noch ist der nachhaltige Wasserstoff zu teuer und wir brauchen sehr viel davon. Mit dem Bau eines eigenen Wasserstofflabors, dem Hydrogen Lab, hat das Fraunhofer ILT die bestmöglichen Rahmenbedingungen geschaffen, um die Brennstoffzelle als Herzstück der Wasserstofftechnologie zu perfektionieren – von den Grundlagen bis zur Serienreife. Die breit gefächerte technische Ausstattung des Hydrogen Lab eröffnet vielfältige Mög- lichkeiten für die nahtlose interdisziplinäre Zusammenarbeit. Für öffentliche Projekte und Industriekooperationen bietet sich hier ein einzigartiger Raum, um Synergieeffekte auf höchstem wissenschaftlichem und tech- nologischem Niveau zu erzielen. Fraunhofer-Wissenschaftlerinnen und Wissen- schaftler forschen in verschiedenen Projekten daran, die kostenoptimierte und bedarfs- orientierte Serienproduktion von Brenn- stoffzellen voranzutreiben. Sie ermöglichen die Erschließung der technologischen und wirtschaftlichen Potenziale und beschleunigen den strukturierten Rollout in Industrie und Gesellschaft. Im Hydrogen Lab stehen auf 300 qm eine große Bandbreite an lasertechnischen Ver- suchsanlagen für unterschiedliche Dimen- sionen und Designs zur Verfügung. Mit den Anlagen werden die laserbezogenen Ferti- gungsschritte entlang der Prozesskette zur Herstellung von metallischen Bipolarplatten abgedeckt, die in Brennstoffzellen zum Einsatz kommen. Von der laserbasierten Herstellung von Umformwerkzeugen über die Oberflächen- funktionalisierung bis zum Schneiden und Schweißen lassen sich so einzelne Prozesse aber auch Zusammenhänge und Wechsel- wirkungen in der Prozesskette untersuchen. Mit den vorhandenen Prüfständen können die lasergefertigten Komponenten auf ihre Wasserstoffdichtheit und Effizienz geprüft werden. »Die Bündelung relevanter An- lagentechnik im Hydrogen Lab beschleunigt die Entwicklung.« Dr. Alexander Olowinsky Kontakt Dr. Alexander Olowinsky Abteilungsleiter Fügen und Trennen Telefon +49 241 8906-491 alexander.olowinsky@ ilt.fraunhofer.de 93

International vernetzt Mit ausländischen Firmen und Niederlassun- gen deutscher Firmen im Ausland führt das Fraunhofer ILT sowohl bilaterale Projekte als auch Verbundprojekte durch. Darüber hinaus beteiligt sich das Fraunhofer ILT an internatio- nalen Großprojekten wie beispielsweise in der Klimaforschung bei der deutsch-französischen Raumfahrtmission MERLIN oder an der Gestal- tung von Forschungsprogrammen wie bei der Europäischen Kommission über die Technolo- gieplattform Photonics21. Auch bei international relevanten Themen wie der Kernfusionsforschung koordiniert das Fraunhofer ILT Beratergremien für Ministerien und geht strategische Partnerschaften wie mit dem Lawrence Livermore National Labora- tory LLNL ein. Internationale Entwicklungen begleiten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Instituts durch ihr Engagement in ausge- wählten Verbänden und Netzwerken wie dem European Photonic Industry Consortium EPIC auf europäischer Ebene oder der OPTICA und dem Laser Institute of America LIA auf trans- atlantischer Ebene. Fraunhofer und QuTech bringen das Quanteninternet auf den Weg In einer langfristig angelegten Partnerschaft arbeiten die Fraunhofer-Gesellschaft und das QuTech – eine Kollaboration der TU Delft und der Niederländischen Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung TNO – bei der Entwicklung des Quanteninternets eng zusammen. In diesem Rahmen fördert das Ministerium für Wirt- schaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen (MWIKE) einen Quanteninternetknoten in Aachen, der vom Fraunhofer ILT in enger Kooperation mit QuTech aufgebaut und zum Test photo- nischer Systemlösungen genutzt wird. www.ilt.fraunhofer.de/de/ technologiefelder/quantentechnologie.html Quantum Internet Alliance In einem multidisziplinären Ansatz vereint die Quantum Internet Alliance Kompetenzen aus Industrie, Forschung und Bildung aus neun verschiedenen europäischen Ländern. Auf der Basis von ersten erfolgreichen Ent- wicklungen beabsichtigt das Netzwerk die Realisierung eines globalen Quanteninternets made in Europe. Das Fraunhofer ILT bringt seine photonische Kompetenz aktiv in das Netzwerk ein. www.quantuminternetalliance.org Eröffnungsrede von Dr. Lutz Aschke auf der Photonics21-Mitglieder- versammlung im April 2023 in Brüssel, © Photonics21 / Iris Haidau (Babylonia). Kontakt Dipl.-Phys. Axel Bauer Telefon +49 241 89806-194 axel.bauer@ilt.fraunhofer.de 95

Nachwuchsförderung 1 Teilnehmende der Schüler:innenuni Maschinenbau. 2 Angehende Forscherinnen beim Fraunhofer- Wissenschaftscampus WiCa in Aachen. Arbeiten am Fraunhofer ILT Headline, 9 pt www.ilt.fraunhofer.de/de/stellen/ arbeitenamfraunhoferilt.html Titel Vorname Name Geschäftsbereich XXX Tel. +49 12 3456-XXXX Fax +49 12 3456-XXXX Mobil +49 12 3456-XXXX vorname.name@ fraunhofer.de 97 in den Laboren an verschiedenen Stationen selber mitwirken und eine »Maus-Holzbox« zusammenstecken, das Metallschneiden von Maus, Elefant und Ente erleben sowie das Laserstrahlschweißen von Diamanten auf ein Blech mit ihren Namen verfolgen und zum Schluss noch eine »Maus aus Metallpulver« als Erinnerung mitnehmen. bonding Firmenkontaktmesse am 8112023 Unter dem Motto »die Bonding an der RWTH Aachen. Im Affenzahn zum Traumberuf!« präsentierten sich Fraunhofer IPT und ILT mit einem gemeinsamen Messestand auf der Re- cruitingmesse, um insbesondere Studierende und Absolventen aus den Ingenieur-, Wirt- schafts- und Naturwissenschaften umfassend über Einstiegs- und Karrieremöglichkeiten zu informieren. Besonders hervorzuheben war das rege Interesse von MINT-Studentinnen, die noch vor Ort zum Fraunhofer-Wissenschafts- campus zur Förderung von weiblichen Nach- wuchskräften eingeladen wurden. Absolventenkongress Köln vom 23–24112023 Das Fraunhofer ILT war auf dem Fraunhofer- Gemeinschaftsstand vertreten und hat Ab- solventen umfassend über Masterarbeiten und Promotionen sowie den Fraunhofer-Wissen- schaftscampus infomiert. Fraunhofer-Wissenschaftscampus WiCa vom 29–30112023 in Aachen Insgesamt 38 MINT-Studentinnen und -Absol- ventinnen folgten der Einladung von Fraunhofer- Aachen und informierten sich über die span- nenden Forschungsfelder und Berufsmög- lichkeiten am Standort Aachen. Sie erhielten einen Blick hinter die Kulissen der Aachener Fraunhofer-Institute ILT, IPT und IME und disku- tierten gemeinsam Ideen für die Forschung von morgen. In einem Workshop wurden Strategien für eine nachhaltige Wertschöpfung in der industriellen Produktion entwickelt. Weitere Highlights der Veranstaltung waren individuelle Institutsführungen, eine professio- nelle Career-Session, Job-Speed-Datings und zahlreiche persönliche Gespräche mit den Aachener Forscherinnen. RWTH Digital Career Day für Frauen am 5122023 Zum Jahresende hatten 30 Studentinnen und Doktorandinnen der RWTH Aachen Universi- ty die Möglichkeit, sich online beim »Digital Career Day« über potenzielle Arbeitgeber zu informieren. Zwei Wissenschaftlerinnen der Abteilung Laser und Optische Systeme stellten das Fraunhofer ILT im sogenannten Company Pitch vor. In der anschließenden Q&A-Ses- sion in kleiner Runde wurden noch persön- liche Fragen beantwortet, Einblicke in den Arbeitsalltag gegeben und die verschiedenen Einstiegsmöglichkeiten präsentiert.

Veranstaltungen und Publikationen Messen Das Fraunhofer ILT ist regelmäßig mit aktuellen Forschungsthemen auf Messen im In- und Ausland vertreten An der Leitmesse LASER World of PHOTONICS in München beteiligen sich alle Abteilungen des Fraunhofer ILT 281–222023, San Francisco, USA SPIE Photonics West 14–1662023, München ees Europe Das Fraunhofer ILT war auf dem Gemeinschaftsstand der Bundesrepublik Deutschland vertreten. Zudem gab es 18 Beiträge von Experteninnen und Experten des Fraunhofer ILT und der RWTH Aachen University auf der messebegleitenden Konferenz. 17–2142023, Hannover Hannover Messe Auf der Hannover Messe 2023 präsentierte das Fraunhofer ILT auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand u. a. Lasertechno- logien für die Batteriezellfertigung sowie erstmalig das am Fraunhofer ILT entwickelte neue Kombinationsverfahren »Simultaneous Machining and Coating (SMaC)«. 19–2142023, Yokohama, Japan OPIE‘23 Zum ersten Mal war das Fraunhofer ILT als Mitaussteller auf dem Gemeinschaftsstand der Bundesrepublik Deutschland bei der OPTICS & PHOTONICS International Exhibition in Yokohama vertreten. Die Gruppen Optikdesign und Dioden- laser sowie Polieren konnten auf der internationalen Messe mit ihrem umfassenden Know-how überzeugen. 23–2552023, Stuttgart The Battery Show Europe Das Fraunhofer ILT zeigte im Rahmen des Fraunhofer- Gemeinschaftsstands der Allianz Batterien Exponate zu den Themen »Direktes Lasersintern von Festelektrolyt und Mischkathodenschicht auf Stahl« und »Kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Elektrodenherstellung«. Auf Europas größter internationaler Fachmesse für Batterien und Energiespeichersysteme demonstrierte das Fraunhofer ILT, vertreten durch die Gruppen Fügen von Metallen und Mikrofügen, verschiedene innovative Laseranwendungen für die Elektromobilität und die Energieforschung. 27–3062023, München LASER World of PHOTONICS & LASER World of QUANTUM Das Fraunhofer ILT präsentierte sich auf den Fraunhofer- Gemeinschaftsständen und überzeugte hier u. a. mit High- lights wie den am Institut entwickelten LIDAR-Systemen und deren Anwendung für Industrie und Klimaforschung. Zusätz- lich waren das Fraunhofer ILT und die assoziierten Lehrstühle LLT und TOS der RWTH Aachen University an zahlreichen Foren und Panels des World of PHOTONICS Congress beteiligt. 7–10112023, Frankfurt am Main formnext Das Fraunhofer ILT präsentierte auf dem Fraunhofer-Gemein- schaftsstand aktuelle Innovationen im Bereich Laser Powder Bed Fusion, Laserauftragschweißen, Dünnschichtverfahren für LPBF und Laserpolieren von Metallen und Kunststoffen. 13–16112023, Düsseldorf COMPAMED Auf der COMPAMED präsentierte sich das Fraunhofer ILT auf dem IVAM-Gemeinschaftsstand und zeigte Exponate aus den Bereichen Lasermedizintechnik und Bioanalytik sowie Fügen von Kunstoffen und transparenten Materialien. 99

Tagungen 1 2 23–24112023 AI for Laser Technology Conference KI in der Lasertechnologie eröffnet neue Möglichkeiten und treibt den Fortschritt in verschiedenen Branchen voran. Auf der 3. AI for Laser Technology Conference erfuhren die rund 60 Expertinnen und Experten aus For- schung und Industrie mehr über die treibende Entwicklung der KI in der heutigen Industrie. Beiträge zu Themen wie neue Methoden und Algorithmen zur Prozesssteuerung, Bild- und Datenanalyse sowie adaptive Verfahren für selbstlernende Maschinen und Messtechnik zogen sich wie ein roter Faden durch die Veranstaltung. 1 Vortrag von Dr. André Häusler auf der LSE‘23. 2 Gut besucht: 7. UKP-Workshop im »DAS LIEBIG« in Aachen. 3 Teilnehmende des EUV Source Workshops 2023 im Technologie- zentrum Aachen. für das Recycling genutzt. Ferner wurden Sensoren, Anlagen und Softwaretools zur Prozesssteuerung vorgestellt, die im Rahmen des REVaMP-Projekts zur Charakterisierung der Einsatzstoffe und zur Optimierung der Ein- schmelzprozesse entwickelt wurden. 21–25102023 EUV Source Workshop 2023 Zum Ersten Mal begrüßte Aachen die inter- nationale Community der EUV-Lieferanten und Endanwender im Technologiezentrum Aachen zum EUV Source Workshop 2023. Das Fraunhofer ILT und der Lehrstuhl für Technolo- gie Optischer Systeme TOS der RWTH Aachen University durften den jährlichen Workshop der EUV Litho, Inc. und EUV-IUCC sowohl durch die Organisation vor Ort als auch mit Präsentationen, Postern und Showcases unterstützen. Der Workshop bot Forschenden, Lieferanten und Endanwendern im Bereich der EUV- und Röntgenlichtquellen ein Forum, um ihre Arbeit vorzustellen sowie die Mög- lichkeit, ein breites Spektrum an potenziellen Anwendungen zu diskutieren. Im Rahmen des Workshops konnte Sophia Schröder vom Lehrstuhl TOS mit ihrem Postervortrag über- zeugen und den Poster Session Award für sich entscheiden. 3 101

Veranstaltungen und Publikationen Patente Patenterteilungen Deutschland Patenterteilungen Europa DE 10 2022 110 651 Kompaktes optisches Spektrometer DE 10 2022 204 685 Optik, Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks DE 10 2022 101 043 Verfahren und Einrichtung zur Reduzierung der Auswirkungen thermischer Linseneffekte bei der Lasermaterialbearbeitung DE 10 2021 108 009 B4 Multi-Wellenlängen UV-Strahlungsquelle sowie UV-Sonde, insbesondere für die Fluoreszenzanalyse DE 10 2019 207 421 Verfahren und Vorrichtung zum Glätten einer Oberfläche eines Bauteils durch Bearbeitung mit energetischer Strahlung DE 10 2019 202 222 Ablenkspiegel aus Diamant sowie Verfahren zur Herstellung DE 10 2016 209 065 Verfahren und Vorrichtung zur Prozessüberwachung bei der generativen Fertigung von Bauteilen DE 10 2008 032 532 Verfahren und Vorrichtung zum präparierenden Lasermaterialabtrag 50 2021 001 3428 Anlage und Verfahren zur teil- oder vollautomatisierten Demontage von Geräten 50 2020 004 5173 Verfahren zum Bohren oder Schneiden durch Abtragen von schmelzfähigem oder verdampfungsfähigem Material eines Werkstücks 50 2020 006 0423 Verfahren zur Terminierung optischer Strahlung sowie dafür ausgebildete optische Strahlfalle 50 2017 014 3520 Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung einer Werkstoffschicht mit energetischer Strahlung EP 3858717 Anlage und Verfahren zur teil- oder vollautomatisierten Demontage von Geräten EP 3986661 Verfahren zum Bohren oder Schneiden durch Abtragen von schmelzfähigem oder verdampfungsfähigem Material eines Werkstücks EP 4031319 Werkstoffzuführungsvorrichtung EP 3953099 Verfahren zur Terminierung optischer Strahlung sowie dafür ausgebildete optische Strahlfalle EP 3615680 Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung einer eine gewünschte Zielprotein-Expression aufweisenden Zelllinie EP 3538349 Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung einer Werk- stoffschicht mit energetischer Strahlung Patenterteilungen USA US 11 845 376 Radar- und Lichtausstrahlungsanordnung für Fahrzeuge zum Ausstrahlen von Licht und Radarstrahlung sowie Ver- fahren und Verwendung Veröffentlichungen und Vorträge Eine Liste der wissenschaftlichen Veröffentlichungen und Vorträge sowie Bachelor- und Masterarbeiten finden Sie online in unserer Mediathek unter: wwwiltfraunhoferde/de/mediathekhtml 103

Zuwendungsgeber Einige der in diesem Jahresbericht vorgestellten Verbundprojekte wurden mit öffentlichen Mitteln gefördert Wir möchten den Zuwendungsgebern an dieser Stelle für Ihre Unterstützung danken 105