Ausstattung

Technische Infrastruktur

Zur technischen Infrastruktur des Instituts gehören eine mechanische und eine elektronische Werkstatt, ein Metallographie- und ein Fotolabor, ein Labor für optische Messtechnik sowie eine Konstruktionsabteilung. Die Nettogrundfläche des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT beträgt über 19.500 m2.

 

Geräteausstattung

Die Geräteausstattung des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT wird ständig auf dem neuesten Stand der Technik gehalten. Sie umfasst derzeit als wesentliche Komponenten:

 

Strahlquellen

© Fraunhofer ILT, Aachen.
  • CO2-Laser bis 12 kW
  • Scheibenlaser bis 12 kW
  • Scheibenlaser mit grüner Wellenlänge bis 2kW CW und QCW
  • Faserlaser mit 1,5 µm und 2 µm Wellenlänge bis 200 W CW
  • Experimentelle Laser mit 2 µm / 3 µm Wellenlänge (ns, ps)
  • Experimentelle LIDAR-Laser mit Pulsenergien bis 500 mJ
  • Single- und Multimode-Faserlaser bis 6 kW
  • Diodenlaser bis 12 kW
  • Multi-kW-Ultrkurzpulslaser
  • Frequenzvervielfachte Laser im sichtbaren Spektralbereich
  • Excimerlaser u. a. mit Linienoptik-Systemen
  • Breitbandig abstimmbare Laser
  • MIR-Laser (ps, ns) mit mittlerer Leistung > 10 W
  • Laserplattform für satelittengestützete LIDAR-Systeme

 

Anlagen und Bearbeitungssysteme

  • Dreiachsige Bearbeitungsstationen
  • Fünfachsige Portalanlagen inkl. Dreh-/Kipptisch
  • Robotersysteme inkl. 6-Achs-Knickarmroboter
  • Tripodanlage für das Extreme HochgeschwindigkeitsAuftragschweißen EHLA
  • Kommerzielle Anlagentechnik und Laborsysteme für das Laser Powder Bed Fusion (LPBF)
  • Direct-writing und Laser-PVD-Stationen
  • Diverse Pulver- und Drahtförderer für die Additive Fertigung
  • Drucker für Sol-Gele-Hybrid-Polymere und nano- bis mikroskalige Dispersionen
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Messtechnik und Sensorik

© Fraunhofer ILT, Aachen.
  • Geräte zur Verfahrens- und Prozessdiagnostik
  • Laser-Spektroskopiesysteme zur chemischen Analyse fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe
  • Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop
  • Raster-Elektronen-Mikroskop
  • Shack Hartmann-Sensor zur Charakterisierung von Laserstrahlen und Optiken
  • Messinterferometer und Autokollimator zur Analyse von Laseroptiken
  • Messequipment zur Charakterisierung von Ultrakurzpulslasern
  • Vibrationsprüfstand
  • Klimaschränke zur Durchführung von Thermaltests bei kontinuierlichem Monitoring der optischen Eigenschaften
  • Single-Photon-Detektor (APD) für NIR-Laser
  • Systeme zur Charakterisierung von Pulverwerkstoffen
  • Messsysteme zur Einzelquanten-Detektion

Battery Lab

Im Battery Lab des Fraunhofer ILT konzentrieren sich Forschende auf die Optimierung wichtiger Kenngrößen von Akkumulatoren, wie etwa Kapazität, Energiedichte, Leistung, Gewicht, Ladezeit, Ladezyklen sowie chemische Zusammensetzung und Produktionsparameter. Ziel ist es, leistungsstarke, sichere und kosteneffektive Batterien zu entwickeln, die den spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungsbereiche entsprechen.

Auf knapp 140 Quadratmetern stehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern modernste Technologien und vielfältige Anlagen für die laserbasierte Batteriefertigung zur Verfügung. Sie erforschen neue Materialien und Verfahren, sowohl für herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigen Elektrolyten als auch für zukünftige Festkörper-Akkumulatoren. Mit elektrischen und mechanischen Teststände können sie die Laserprozesse direkt bewerten und weiter optimieren.

Das Battery Lab ist mit einem Argon-betriebenen GloveBox-System ausgestattet, in das die vakuumbasierte PVD-Beschichtungstechnologie sowie ein Hochtemperaturofen integriert sind. Dadurch können Forschende luftempfindliche Festkörperzellmaterialien beschichten und anschließend zu Testzellen verbauen.

Des Weiteren untersuchen sie im Battery Lab die Anwendungsmöglichkeiten der Lasertechnik für das Schneiden und Schweißen von Batteriekomponenten. Der Einsatz von UKP-Lasern ermöglicht ein präzises und schädigungsfreies Bearbeiten von Elektrodenfolien. Das Fraunhofer-Team verbindet hier Batteriezellen zu Batteriemodulen und Module zu Batteriepacks, um konventionelle Produktionsprozesse effizienter zu gestalten.

Einrichtung der Laserschweißmaschine für die Herstellung von Batteriemodulen.
© Fraunhofer ILT, Aachen / Andreas Steindl.
Einrichtung der Laserschweißmaschine für die Herstellung von Batteriemodulen.

Hydrogen Lab

Das Fraunhofer ILT hat bereits Erfahrung und Erfolg mit ZIM-Netzwerken. Sie dienen als Plattform für den Kommunikations- und Wissensaustausch zwischen Unternehmen und F&E-Partnern.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Das Fraunhofer ILT hat bereits Erfahrung und Erfolg mit ZIM-Netzwerken. Sie dienen als Plattform für den Kommunikations- und Wissensaustausch zwischen Unternehmen und F&E-Partnern.

Mit dem Aufbau 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 Möglichkeiten für die nahtlose interdisziplinäre Zusammenarbeit. Für öffentliche Projekte und Industriekooperationen bietet sich hier ein einzigartiger Raum, um Synergieeffekte auf höchstem wissenschaftlichen und technologischen Niveau zu erzielen.

Fraunhofer-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen in verschiedenen Projekten daran, die kostenoptimierte und bedarfsorientierte Serienproduktion von Brennstoffzellen voranzutreiben. Sie erschließen technologische und wirtschaftliche Potenziale und beschleunigen den strukturierten Rollout in Industrie und Gesellschaft.

Das neue Hydrogen Lab erstreckt sich über 300 Quadratmeter und bietet eine breite Palette von lasertechnischen Versuchsanlagen für unterschiedliche Dimensionen und Designs. Diese Anlagen decken die laserbezogenen Fertigungsschritte entlang der Prozesskette zur Herstellung von metallischen Bipolarplatten ab, die in Brennstoffzellen eingesetzt werden.

Einzelne Fertigungsschritte aber auch Prozessketten können auf Anlagen zur Strukturierung mit Ultrakurzpulslasern, zur laserbasierten Beschichtung sowie zum Hochgeschwindigkeitsschweißen und -schneiden untersucht und evaluiert werden. Die Prüfstände erlauben, die lasergefertigten Komponenten auf Herz und Nieren, auf ihre Wasserstoffdichtheit und Effizienz zu prüfen.

Weitere Speziallabore

 

  • ISO5- und ISO7-Reinräume zur Montage und Charakterisierung von Lasern und Laseroptiken
  • Life Science-Labor mit S1-Klassifizierung
  • Applikationslabore für UKP-Anwendungen