Die moderne Lasertechnologie eröffnet faszinierende Möglichkeiten zur Verbesserung von Materialoberflächen. Besonders in der Automobilindustrie hat sie sich als wegweisend erwiesen. Laut der Uni Saarland kann diese Technologie nicht nur die elektrische Leitfähigkeit von Komponenten erheblich verbessern, sondern auch Bakterien und Viren abweisen. Professor Frank Mücklich, der seit über 30 Jahren den Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe an der Saar-Universität leitet, ist ein Pionier auf diesem Gebiet.
Unter seiner Leitung wurde vor 15 Jahren das Steinbeis-Forschungszentrum für Werkstofftechnik gegründet und vor fünf Jahren die Firma Surfunction ins Leben gerufen. Diese Institutionen sind gut positioniert, um die Entwicklung innovativer Oberflächen aus Lasertechnologien voranzutreiben. Mücklich ist zudem Sprecher des Themennetzwerks „Materialwissenschaft und Werkstofftechnik“ bei acatech, was seine herausragende Rolle in der Forschung zur Lasertechnologie weiter untermauert.
Direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung
Eine Schlüsseltechnologie ist die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung (DLIP). Diese Methode erlaubt eine berührungslose Bearbeitung mit Geschwindigkeiten von bis zu einem Quadratmeter pro Minute und nutzt das Prinzip der Interferenz, um hochfunktionale Mikrostrukturen in Materialien zu schaffen. Laut Wikipedia kann DLIP nahezu auf jedem Material angewendet werden und beeinflusst die Oberflächeneigenschaften in Bezug auf elektrische und optische Eigenschaften, Tribologie und Benetzungsfähigkeit. Mücklich hat in den 1990er Jahren an der TU München erste Erfahrungen mit einem auf Laserinterferenz basierenden Verfahren zur Kristallisation von amorphen Schichten gesammelt. Diese Grundlagen wurden schließlich zur Entwicklung von DLIP an der Universität des Saarlandes genutzt.
Die Mikro-Topografie der Oberflächen kann hierbei maßgeblich gesteuert werden. Mücklich und sein Doktorand Andrés Lasagni waren erfolgreich in der Strukturierung von Materialien durch Laserinterferenzmetallurgie. Ihre Zusammenarbeit mündete in mehreren Auszeichnungen, darunter den Berthold Leibinger Innovationspreis.
Anwendungen und internationale Kooperationen
Die Anwendung von laserstrukturierten Oberflächen erstreckt sich auch auf kritische Bereiche wie die Automobilindustrie. Durch die Verbesserung der Zuverlässigkeit und Langlebigkeit elektrischer Steckverbindungen in Elektrofahrzeugen können die neuen Metalloberflächen Strom bis zu 80% effizienter leiten und erfordern 40% weniger Kraftaufwand beim Stecken. Zudem wurden diese Materialien in Weltraummissionen getestet, um die Haftung von Mikroorganismen in schwierigen Umgebungen zu reduzieren.
Besondere Projekte in Kooperation mit NASA und ESA, die von ESA-Astronaut Matthias Maurer betreut werden, zielen darauf ab, die Hygieneeigenschaften von Oberflächen unter Weltraumbedingungen zu erforschen. Während der Tests wurden verschiedene Experimente, wie das Verhalten von antimikrobiellen Oberflächen und die Untersuchung von Biofilmen, durchgeführt. Die Technologie hat zum Beispiel die Effizienz von Photovoltaikanlagen um 21 % gesteigert, berichtet die Fraunhofer IFAM.
Durch die Verwendung laserbasierter Oberflächenbehandlung wird die Umwelt geschont, da keine chemischen Zusätze benötigt werden. Die Lasertechnik ermöglicht bedeutende Fortschritte in der Oberflächenmodifikation, die für langzeitstabile Klebungen und Lackierungen entscheidend sind. Herausforderungen wie unzureichende Haftfestigkeit aufgrund von Herstellungsprozessen oder äußeren Einflüssen können durch die gezielte Anpassung der Oberflächenstruktur gemindert werden.
Insgesamt unterstreichen die beeindruckenden Fortschritte und die vielseitigen Anwendungen der Lasertechnologie die Bedeutung der Forschung in diesem Bereich. Professor Mücklich und sein Team setzen Maßstäbe, die nicht nur die Industrie revolutionieren, sondern auch einen Beitrag zur Circular Economy leisten, indem sie recyclingfähige und sortenreine Materialien entwickeln.
