Lasertechnik stößt in neue Dimensionen vor: Ultrakurzpuls- und Dauerstrich-Laser mit mittleren Leistungen im Multi-Kilowatt-(kW)-Bereich versprechen einen Effizienzschub in der Materialbearbeitung und ebnen den Weg in ganz neue Anwendungsfelder. Auf dem AKL’26 – International Laser Technology Congress vom 22.–24. April 2026 in Aachen werden sich mehrere Sessions mit Multi-kW-Lasern befassen.
»Die mittlere Leistung von UKP-Lasern stößt mit den Entwicklungen im Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources – CAPS in den zweistelligen Kilowatt-(kW)-Bereich vor«, sagt Dr. Jochen Stollenwerk, kommissarischer Leiter des Fraunhofer ILT in Aachen. Bei cw-Lasern seien es schon einige hundert kW. Solche Leistungen machen den Laser für bislang unerreichbare Zielmärkte interessant. Bei Tunnel- und Tiefenbohrungen oder im Bergbau könnten Hochleistungslaser helfen, Gestein zu zertrümmern und bisherige Verfahren damit massiv beschleunigen. Im Schiffs- und Anlagenbau ermöglichten hohe mittlere Leistungen effizientere und präzisere Bohr-, Schneide- und Fügeprozesse bei großer Materialdicke und hochfesten Stählen. Auch für die parallelisierte Bearbeitung und Funktionalisierung großer metallischer, gläserner und keramischer Oberflächen mit Multi-Beam-Verfahren oder mit optischen Stempeln brauche es Hochleistungslaser. »Diese Verfahren werden einen Effizienzschub in der Lasermaterialbearbeitung auslösen«, ist Stollenwerk überzeugt. Laserverfahren kämen dann auch für die Instandhaltung von Schienennetzen oder Pipelines infrage.
Dr. Hagen Zimer, CEO Laser Technology und Vorstandsmitglied der TRUMPF SE + Co. KG, spricht von einer »neuen Ära der Lasertechnologie«. Industrielaser mit 50 kW und mehr seien Realität und erste 100+ kW-Applikationen bereits in Sichtweite. Die dafür bereitgestellten Ultra-High-Power-(UHP)-Laser würden Prozesse nicht nur beschleunigen, sondern grundlegend verändern. Der Experte sieht Anwender von Lasertechnik an einem strategischen Wendepunkt: »Vieles, was bisher an den Grenzen der Machbarkeit scheiterte, wird nun Wirklichkeit«, sagt er. Dies gelte auch mit Blick auf die Kostenstrukturen infolge sinkender Preise der Lasersysteme.
Beide Experten werden auf dem AKL’26 - International Laser Technology Congress in Aachen näher auf den Trend eingehen und in der Gerd Herziger Session gemeinsam mit Top-Managern von Coherent, IPG Photonics und Amplitude Laser das ökonomische und technologische Potenzial von Hochleistungs- und Hochenergielasern erörtern.
Hochenergielaser, insbesondere dioden-gepumpte Festkörperlaser (DPSSL), sind wegen ihrer hohen Pulsenergie, Energieeffizienz und Strahlqualität eine Schlüsseltechnologie für künftige Fusionskraftwerke. Auch als Treiber für kompakte Sekundärquellen, mit denen sich Extreme-Ultraviolett-(EUV)-, Röntgen- oder Neutronenstrahlung erzeugen lässt, sind sie zunehmend gefragt. Angesichts der Fülle an neuen Anwendungsfeldern für Laser mit hohen Leistungen und hoher Pulsenergie sieht Prof. Constantin Häfner, Vorstand für Forschung und Transfer der Fraunhofer-Gesellschaft, »riesige, noch völlig unerschlossene Märkte für die Photonik«. Deren Umsatzpotenzial schätzt er langfristig auf einige hundert Milliarden Euro. »Der Laser ist nicht ausgeforscht. Im Gegenteil – 60 Jahre nach seiner Erfindung geht es nun erst richtig los!«, hatte er auf dem AKL‘24 erklärt. Den AKL’26 vom 22.–24 April 2026 wird der ausgewiesene Fusions-Experte für eine erste Zwischenbilanz nutzen und dabei den Status der Fusionsforschung und des Aufbaus industrieller Liefer- und Prozessketten beleuchten.
Während Fusionskraftwerke und Sekundärquellen hohe Pulsenergie und hohe mittlere Leistung bei hoher Effizienz und hohem Pulskontrast erfordern, brauchen industrielle Produktionsverfahren zuverlässige UKP- und cw-Laser mit hoher mittlerer Leistung und brillanter Strahlqualität bei moderaten Pulsenergien. Im Zusammenspiel mit neuartigen – teils KI-gestützten – Prozessstrategien sowie robusten Fasern, Optiken und Coatings sind diese Wegbereiter der effizienteren Laserbearbeitung. Gerade die Parallelisierung verspricht große Produktivitätszuwächse. Dafür wird der Strahl der Hochleistungsquelle in Dutzende unabhängig voneinander lenkbare Einzelstrahlen gesplittet. Um solche Multi-Beam-Ansätze umzusetzen, braucht es schnelle, präzise Strahllenksysteme. Hier kommt ein neuartiger, am Fraunhofer ILT entwickelter planarer Galvanometerscanner in Spiel, den das jüngste Spin-off des Instituts auf dem AKL’26 vorstellen wird. Das miniaturisierte System eignet sich besonders für Multi-Scanner-Systeme und arbeitet dabei deutlich schneller und präziser als bisher verfügbare Lösungen.
Zudem treibt des Fraunhofer ILT neue Beam-Shaping-Ansätze voran, um Strahlformen optimal an Bauteile und Bearbeitungsprozesse anpassen zu können. Unter anderem auf Basis von optischen neuronalen Netzen sind die Aachener in der Lage, nahezu beliebige dreidimensionale Strahlprofile oder auch optische Stempel zu realisieren. Hierbei fährt der Laserspot die Werkstücke nicht mehr in feinen Linien ab. Vielmehr strukturiert das Licht ganze Areale, was die Bearbeitung teils um ein Fünffaches beschleunigt. »Das Besondere am optischen Stempeln ist die Kombination aus Geschwindigkeit, Präzision und Flexibilität«, erklärt Sönke Vogel, Teamleiter 3D-Strukturabtrag am Fraunhofer ILT. Prinzipiell sei das UKP-Verfahren, bei dem ein Spatial Light Modulator (SLM) den Strahl zum optischen Stempel formt, für jegliche Anwendung geeignet, bei der periodische Mikrostrukturen benötigt werden – sei es in Metall, keramischen Hartstoffen oder Glas. Neben der Multi-Beam-Verfahren und dem Optischen Stempeln verfolgt das Aachener Institut weitere Ansätze, um die hohen mittleren Laserleistungen in eine produktivere Materialbearbeitung umzumünzen: Darunter präzise gesteuerte Pulsdauern, um den Energieeintrag und die Strahlintensität optimieren zu können oder das periodische Erzeugen von Laserstrahlsalven – so genannten Bursts – für einen hocheffizienten Materialabtrag bei minimierter thermischer Belastung der Werkstücke. Die winzigen Pausen zwischen den Bursts helfen zudem, entstehenden Rauch und abgetragenes Material effektiv abzusaugen, damit es sich bei der nächsten Salve nicht zwischen Laser und Werkstück legt.
Zwar bricht die neue Ära der Multi-kW-Laser gerade erst an, doch in den Labors des Fraunhofer ILT arbeiten die Forschenden bereits mit Hochdruck an Prozessstrategien, die industriellen Anwendern in Zukunft helfen werden, das Potenzial der UHP-Laser auszuschöpfen. »Die Lasermaterialbearbeitung wird künftig auf einem weit höheren Produktivitätsniveau stattfinden als bisher«, betont Institutsleiter Stollenwerk, »und es ist absehbar, dass KI und anderen Computational Methods dabei eine zentrale Rolle zukommt«. Das Fraunhofer ILT baue seine digitale Kompetenz seit Jahren systematisch auf und aus, um sein in über vier Jahrzehnten generiertes lasertechnisches Know-how für künftige industrielle Prozesse nutzbar zu machen. Das Ziel sei eine hochproduktive, laserbasierte First-Time-Right-Produktion. »Wo die Lasertechnik in neue Dimensionen vorstößt – etwa mit einem Schuss 1.000 Löcher bohrt, pro Minute quadratmeterweise Metall- und Glasfläche funktionalisiert oder zentimeterstarke Stähle präzise schneidet und fügt – wird sie auch in neue Märkte vorstoßen«, ist er überzeugt. Das Fraunhofer ILT stehe mit seinem Know-how bereit, um industrielle Anwender bei diesem Aufbruch zu unterstützen. »Der AKL’26 ist eine hervorragende Gelegenheit, um den Blick in die Zukunft der hoch performanten Lasermaterialbearbeitung zu richten – und mit unseren Fachleuten ins Gespräch zu kommen«, wirbt Stollenwerk.
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT