UKPiño – die UltraKurzPuls-Innovationsplattform in Jena

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert ein interdisziplinäres Thüringer Bündnis zur Entwicklung und Anwendung von Hightech-Ultrakurzpulslasern, dem neben der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Ernst-Abbe-Hochschule Jena 14 Unternehmen für optische und photonische Technologien sowie weitere sieben assoziierte Partner angehören. Aus dem Programm „RUBIN – Regionale unternehmerische Bündnisse für Innovation“ fließen in den kommenden drei Jahren rund 13 Millionen Euro an den Standort Jena. Weitere 7 Millionen Euro kommen von den Akteuren hinzu.

„UKPiño“ nennt sich das Bündnis und stellt die Ultrakurzpulslaser (UKP)-Technologie in den Mittelpunkt seiner Aktivitäten. „Das Faszinierende an dieser Technik ist, dass es ein kontaktloses Bearbeitungsverfahren ist, welches nicht nur hochpräzise, sondern auch effizient und wartungsarm ist. Dadurch können Produkte hergestellt werden, die höchsten qualitativen Anforderungen entsprechen, insbesondere in Bezug auf Langlebigkeit“, erklärt Prof. Dr. Stefan Nolte von der Universität Jena, dessen Arbeitsgruppe seit Jahren erfolgreich mit UKP-Lasern in der Materialbearbeitung forscht und dafür bereits 2013 mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet wurde.

Ultrakurzpulslaser arbeiten mit Pulsen im Femtosekundenbereich und ermöglichen die Bearbeitung verschiedenster Materialien, insbesondere von Metallen, Gläsern, Halbleitern und Gewebe. Eine Femtosekunde entspricht einem Billiardstel einer Sekunde. In dieser Zeit kann das Licht nur eine Strecke von gerade einmal 0,3 Mikrometern zurücklegen. Das entspricht dem Hundertstel der Dicke eines menschlichen Haares.

„UKPiño“ fokussiert sich auf die Entwicklung und Anwendung von Lasern, die im nahen Infrarotspektrum arbeiten, dem 2-µm-Wellenlängenbereich. Da viele Hightech-Materialien wie Silizium, Keramiken, Kristalle, Hochleistungskunststoffe und Verbundwerkstoffe für Strahlung in diesem Spektralbereich transparent sind, kann die Laserstrahlung durch die Vorderseite hindurch fokussiert werden. So wird eine Bearbeitung im Volumen des Werkstoffes oder auf der Rückseite möglich, ohne die Oberfläche zu schädigen.

Dr. Tino Eidam, Koordinator des Bündnisses, umreißt das Potenzial des Konzeptes: „UKPiño begibt sich damit in hochdynamische Themenfelder, die durch stabile und überproportionale Wachstumsraten gekennzeichnet sind.“ So können mit dieser neuen Technologie Silizium-Halbleiterstrukturen designt werden, die eine Integration von Elektronik und Photonik auf einem Chip („Silicon-Photonics“) ermöglichen. „Weitere Anwendungsfelder sehen wir in der Medizintechnik, in der Batteriefertigung oder bei ,Smart Wearables‘ und ,Additive Manufacturing‘ sowie für wissenschaftliche Lasersysteme, Quantentechnologie und nichtlineare Frequenzkonversion in den weichen Röntgenbereich, wodurch z. B. neuartige metrologische Applikationen erschlossen werden können.“

Das Konsortium UKPiño ist aus der vom Thüringer Wirtschaftsministerium geförderten Forschungsgruppe „UKPflex“ hervorgegangen, die von 2018 bis 2020 Fördermittel des Landes, des Bundes und der EU bündelte.