Faszination Technik Mit neuem Laserverfahren schnell zum Lotus-Effekt

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Fraunhofer IWS Dresden

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: die direkte Laserinterferenz-Strukturierung, die Oberflächen dauerhaft veredelt – zum Beispiel mit Strukturtricks der Natur wie dem Lotus-Effekt oder der Haifischhaut.

Bisher wurden große Oberflächen wie etwa von Flugzeugen oder Schiffen beschichtet oder mit Folien beklebt, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Doch diese Art der Beschichtungen können sich abnutzen. Laut einer Mitteilung des Fraunhofer IWS haben Forscher gemeinsam mit der Technischen Universität Dresden nun eine alternative Methode zur Oberflächenveredelung zur Marktreife gebracht. Mit der direkten Laserinterferenz-Strukturierung (Direct Laser Interference Patterning, DLIP) sollen Oberflächen dauerhaft mit Nano- und Mikrostrukturen versehen werden können.

Lotus-Effekt und Haifischhaut lasern

Pro Minute soll das neue Verfahren eine Fläche von bis zu einem Quadratmeter bearbeiten können. Mittels Laser könnte dann zum Beispiel eine Oberfläche mit dem Lotus-Effekt veredelt werden. Dieser sorgt dafür, dass das Wasser von der Oberfläche perlt und abrutscht. Die Tropfen nehmen dabei auch Schmutzpartikel mit. Bisherige Anwendungsbereiche sind zum Beispiel selbstreinigende Gläser bei Überwachungskameras, aber auch Markisen, Planen oder Segel können mit dem Effekt verbessert werden.

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Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Schuppenstruktur der Haie. Mit ihnen könne der Reibungswiderstand von Schiffen oder Flugzeugen zur Fortbewegung verringert werden. Diese Möglichkeit der Oberflächenveredelung existiert bereits, zum Beispiel mit der Kunststofffolie Aero Shark. Auch diesen Effekt wollen die Forscher mithilfe der DLIP nun direkt in die Oberfläche lasern.

„Im Vergleich zum Beschichten oder Bekleben galt der Laser lange Zeit als viel zu langsam, um große Oberflächen zu veredeln“, sagt Fusion-Bionic-Geschäftsführer Tim Kunze, der das Unternehmen zusammen mit drei Partnern gegründet hat. Dabei handelt es sich um eine Ausgründung aus dem Fraunhofer IWS. „Mit dem DLIP-Verfahren aber haben wir den Schritt zur schnellen Bearbeitung großer Flächen geschafft.“

Laserstrahlen kontrolliert überlagern

Bei dem DLIP-Verfahren werden Laserstrahlen in mehrere Strahlenbündel aufgeteilt. Um ein Muster in die Oberfläche einzubringen, werden die vielen Laserstrahlen kontrolliert überlagert, sodass ein sogenanntes Interferenzmuster entsteht. Dieses Muster lässt sich laut den Forschern auf einer größeren Fläche verteilen, was eine großflächige und schnelle Bearbeitung möglich macht.

Angestoßen wurde diese Entwicklung von Andrés Fabián Lasagni, als er von der Universität Saarbrücken ans Fraunhofer IWS wechselte. Er baute am Fraunhofer IWS ein leistungsstarkes Team auf, das unter seinem Nachfolger Tim Kunze ab 2017 weiter anwuchs. Ab 2020 wurde deutlich, dass die Kommerzialisierung der DLIP-Technologie auf eine neue Stufe gehoben werden muss. So kam es schließlich zur Firma Fusion Bionic.

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