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Fachmesse in München Das Jahrhundert des Lasers hat begonnen

Die „Laser 2007. World of Photonics“ zeigt vom 18. bis 21. Juni 2007 auf dem Gelände der Neuen Messe München, welche Trends und Innovationen der Photonik schon bald die Märkte von Morgen bestimmen werden. Organische Leuchtdioden, leistungsstarke Diodenlaser sowie die Femtonik und die Biophotonik gelten als die Bereiche der Photonik mit dem stärksten Innovationspotenzial.

ruk MÜNCHEN. Fachleute räumen dem Einsatz von Lichtwellen im 21. Jahrhundert extrem hohe Chancen ein. Es ist sogar vom Jahrhundert des Photons die Rede. Photonen (griechisch photon = Licht) sind die „Bausteine“ elektromagnetischer Strahlung (Licht), so etwas wie „Lichtteilchen“. Photonen gehören zu den so genannten Elementarteilchen (die kleinsten bekannten Bausteine der Materie) und besitzen damit sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften. Sie verfügen außerdem über besondere physikalische Vorteile: Photonen haben keine Masse, aber Energie. Ein freies Photon befindet sich nie in Ruhe, sondern bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit. Außerdem haben Photonen eine unendliche natürliche Lebensdauer, können aber bei einer Vielzahl physikalischer Prozesse erzeugt oder vernichtet werden.

Von den optischen Technologien gehen heute die wichtigsten Innovationsimpulse für nahezu alle Branchen aus. Auf der in diesem Bereich bedeutensten Fachmesse „Laser 2007. World of Photonics“ sind daher die neuesten Technologien, Produkte und Anwendungsmöglichkeiten, von der Humanmedizin bis hin zur industriellen Fertigung zu sehen.

Sekunden-Laser

Die Femtonik gilt als einer der zukunftsträchtigsten Bereiche der Photonik. Sie befasst sich mit Vorgängen im Bereich einer billiardstel Sekunde, einer Femtosekunde (Abkürzung fs von skandinavisch = fünfzehn). Das ist der billiardste Teil einer Sekunde (1 Femtosekunde = 10 hoch -15 Sekunden). Zum Vergleich: Während Licht in einer Sekunde etwa siebenmal die Erde umrundet, legt es in einer Femtosekunde nur den hundertsten Teil einer Haaresbreite zurück.

Femtosekundenlaser sind die jüngste Lasergeneration. Sie senden ultrakurze Lichtpulse aus, was eine Reihe von Vorteilen mit sich bringt: Beim Einsatz eines Femtosekundenlasers entwickelt sich keine Wärme im Umfeld der bearbeiteten Stelle, es entstehen keinerlei Risse oder Spannungen und es bleiben keine Bearbeitungsrückstände zurück.

Femtosekundenlaser sind deshalb hervorragend als schonendes Werkzeug für empfindliche und organische Materialien geeignet. Sie eröffnen neue Dimensionen in der Medizin, etwa bei Hirnoperationen oder bei Operationen der Augenhornhaut und im Gehörbereich. Femtosekundenlaser sollen künftig auch helfen, den Kraftstoffverbrauch bei Dieselfahrzeugen zu senken: Neuartige Einspritzdüsen, die den Verbrauch drastisch senken werden, können nur mit Femtosekundenlasern gebohrt werden.

Ebenso viel versprechend für zahlreiche Anwendungsgebiete ist die Weiterentwicklung von Hochleistungs-Diodenlasern. Sie sollen die Erzeugung von Laserlicht erheblich effizienter machen als es heute möglich ist. Diodenlaser sind die kleinste, aber auch effektivste Laserquelle. Sie haben einen sehr hohen Wirkungsgrad, eine hohe Lebensdauer und zeichnen sich durch kostengünstige Herstellungsverfahren aus. Hochleistungsdiodenlaser sollen künftig Abläufe im Automobil- und Flugzeugbau, in der Medizintechnik und in der Druckindustrie effizienter und ökonomischer gestalten.

Deutschland und der Weltmarkt

Der Weltmarkt für optische Technologien liegt im laufenden Jahr 2007 nach Angaben von Eckhard Heybrock vom VDI Technologiezentrum bei etwa 200 Mrd. US-Dollar. Der Umsatz aus Deutschland liegt dabei bei 16,3 Mrd. Dollar. Das entspricht etwa 15 Prozent des Weltmarktes bei einer Exportquote von 63 Prozent. Als Wachstumsfaktor werden derzeit etwa 10 Prozent erwartet. Dabei sind für Deutschland drei Einsatzgebiete von großer Bedeutung: Fertigung, Medizintechnik und Beleuchtung.

Licht als Werkzeug löst zunehmend konventionelle, mechanisch orientierte Fertigungsprozesse in der Industrie ab. Laser schneiden Bleche und härten Oberflächen in der Automobilindustrie, sie beschriften Bauteile im Mikro- und Nanobereich oder werden zum Remoteschweißen im Flugzeugbau eingesetzt. Hierbei gibt es einen großen Abstand zwischen Fokussierlinse und Werkstück.

Früherkennung von Krankheiten

Von Fortschritten in der Biophotonik versprechen sich Forscher und Mediziner bessere Möglichkeiten zur Früherkennung und Prävention von Krankheiten. Mit Hilfe von Licht lassen sich mikroskopisch kleine Abläufe in Zellen darstellen, ohne diese Prozesse zu beeinflussen oder zu stören. Darüber hinaus ermöglichen optische Technologien wesentlich schnellere und detailliertere Diagnoseverfahren als bisher. Die Biophotonik soll zudem neue Erkenntnisse über die Ursachen von Infektionen, Allergien oder Krebserkrankungen bringen und die Früherkennung von Tumoren verbessern.

Energiesparen

Die Beleuchtung macht ganze 8 Prozent des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland aus. Eine energiesparende Erzeugung von Licht schont natürliche Ressourcen und senkt Kosten. Daher sollen herkömmliche Leuchtmittel wie die Glühbirne oder die Leuchtstoffröhre zunehmend durch neue Technologien wie etwa Leuchtdioden ersetzt werden. Hochleistungs-LEDs, die klein, energieeffizient und robust sind, werden mittlerweile in der Außenbeleuchtung von Gebäuden und zunehmend auch in der Automobilindustrie eingesetzt. Große Zukunftschancen als Leuchtmittel räumen Experten den organischen Leuchtdioden (OLED) ein, die gerade ihren Kinderschuhen entwachsen. Sie vereinen gleich mehrere Vorteile: eine hohe Lichtstärke bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch. Dazu kommt ein weiterer Vorteil: Sie sind dünn und ähnlich flexibel wie eine Plastikfolie.

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