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Festkörperbatterien versprechen mehr Sicherheit, höhere Energiedichte und neue Freiheitsgrade im Zelldesign. Doch der Weg von der Laborzelle zur industriellen Fertigung ist komplex. Doch Laserprozesse können zentrale Hürden überwinden und den Durchbruch ermöglichen.

Staatssekretär Matthias Hauer überreicht einen Förderbescheid für das Projekt InnoWaerm am Fraunhofer ILT. Das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) mit rund 1,5 Millionen Euro geförderte Vorhaben entwickelt hochtemperaturbeständige Leichtbau-Reaktoren aus Titanaluminid, die sich mithilfe additiver Fertigung herstellen lassen. Sie sollen einmal Wasserstoff direkt an Bord von Flugzeugen, Landmaschinen oder Schwerlastfahrzeugen erzeugen.

Die industrielle Fertigung steht unter zunehmendem Druck. Absatzmärkte, die jahrzehntelang als sicher galten, werden instabil. Robuste Lieferketten sind bedroht. Energie- und Materialkosten steigen, die Märkte verlangen nach immer mehr Varianten, und neue Produkte müssen immer schneller produktionsreif werden. In diesem Umfeld hat sich der Laser als zuverlässiges Fertigungswerkzeug etabliert. Seine physikalischen Grundlagen sind gut verstanden, viele laserbasierte Verfahren sind ausgereift und im industriellen Einsatz bewährt. Dadurch verlagert sich der Schwerpunkt der Forschung deutlich. Die zentrale Frage lautet nicht mehr, ob ein Verfahren mit einem Laser realisiert, sondern wie effizient, robust und wirtschaftlich es in der täglichen Produktion eingesetzt werden kann.

Um die lasergezündete Trägheitsfusion (Inertial Fusion Energy; IFE) erfolgreich aus dem experimentellen Stadium in industrielle Anwendungen zu überführen, bündeln zwei weltweit führende Forschungseinrichtungen ihre Kräfte, sowie ihr Laser-Design- und Simulations-Know-how. Im Projekt ICONIC-FL – das Kürzel steht für International Cooperation on Next-gen Inertial Confinement Fusion Lasers – gleichen das amerikanische Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen ihre hoch entwickelten Laser-Simulationsmodelle ab. Ihre gemeinsame Zielsetzung ist die Entwicklung von Hochenergielasern, die nicht nur zünden, sondern im 24/7-Kraftwerksbetrieb maximal effizient laufen. Hierbei kommt es auf präzise und höchstgenaue Vorhersagen der Laser-Performance an. Computersimulationen spielen daher eine zentrale Rolle bei der Entwicklung der Laserarchitektur.