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Gwatt am Thunersee - Mekka der Laserprofis

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Schon 1963 bauten Physiker der Universität Bern den ersten Schweizer Festkörperlaser auf. Sie entwickelten ihn weiter und montierten ihn in einer stärkeren Version auf ein astronomisches Teleskop, damit am Observatorium Zimmerwald Satelliten mit Laserstrahl beobachtet werden konnten.

Es war ein voller Erfolg – doch niemand konnte damals ahnen, dass der Kanton Bern führend werden sollte in Lasertechnologien, dank dem Know-how der Universität Bern und später der Berner Fachhochschule. Eine Erfolgsgeschichte! Abraham Maiman hatte keine Freude, als sein Sprössling Theodore Harold nicht Medicus werden wollte, sich stattdessen der Physik zuwandte. Im Labor des Milliardärs Howard Hughes tüftelte der Grundlagenforscher unentwegt an einem Gerät zur Konzentration von Licht. Hatte nicht schon Einstein 1917 das Prinzip der stimulierten Emission skizziert? Im Mai 1960 war es schliesslich soweit, er legte den weltweit ersten funktionierenden Laser, einen Rubinlaser, auf den Labortisch. Die Forscherwelt reagierte zuerst skeptisch, und selbst sein Assistent Irnee D’Haenens spöttelte, der Laser sei «a solution looking for a problem».
Seither hat der Laser die Welt erobert. Optische und Lasertechnologien gehören zu den treibenden Disziplinen für Innovation rund um den Erdball. Hochschulen vermitteln die physikalischen Grundlagen wie die Erzeugung des Laserstrahls, die Strahlführung und das Design von Laseroptiken. Aufgabe der anwendungsorientierten Fachhochschulen ist es, auch die Möglichkeiten des Lasers als Werkzeug zu vermitteln, seine Anwendungen im Laserstrahlschweissen und -schneiden, Aspekte der Lasersicherheit oder die Simulation von lasergeführten Prozessen.

Travail d'un matériau au laser. Photo: photolook-Fotolia.com

Laser erobern die Industrie
In den letzten 20 Jahren wächst beispielsweise die Zahl der Anwendungen von Laserschweissen unaufhörlich. Dank der guten Steuerbarkeit der Laserenergie und der Einwirkzeit auf den Werkstoff ist auch das Schweissen von metallischen Materialien mit hoher Schmelztemperatur oder hoher Wärmeleitfähigkeit in Reichweite gerückt. Laserschweissen ist insofern interessant, als man gleiche oder unterschiedliche Werkstoffe ohne Zusatzmaterial zusammenfügen kann. Anders als bei herkömmlichen Verfahren der Schweisstechnik wird hier mit dem Laser gezielt Wärme auf ein Werkstück gebracht. Die Wechselwirkung mit dem Material beträgt einige Millisekunden. Die Palette der zum Laserschweissen tauglichen Werkstoffe ist gross, reicht von hochlegierten Stählen, Wolfram, Molybdän und Tantal über Nickel und Beryllium bis zu Aluminium und Titan und nun – dank einer Schweizer Erfindung aus der Region Thun-Gwatt – auch für Buntmetalle wie Kupfer. An der Universität Bern entwickeln Forscher seit über 50 Jahren Laser für den Einsatz in der Grundlagen- und der angewandten Forschung. Im Labor des Instituts für Angewandte Physik (IAP) stand der erste Laser der Schweiz. Heute entstehen hier vor allem neue Lasertypen, wie Faser- oder Röntgenlaser, hochstabilisierte oder gepulste Laser. Damit entwickelte sich im Kanton Bern über die Jahre eine starke und hochkompetente Laser- und Optikindustrie, welche pro Jahr einen Umsatz von über 500 Mio. CHF verbucht. 

Laserscanning – Problemlöser im Einsatz, Foto: BFH-TI

ALPS – die Problemlöser
Ansprechpartner par excellence für Unternehmen ist das Institut für Angewandte Laser-, Photonik- und Oberflächentechnologien (ALPS) an der Berner Fachhochschule, Technik und Informatik. Ein Team hoch spezialisierter Experten entwickelt mit Industriepartnern neue Verfahren und Techniken für die energie- und materialsparende Fertigung von Werkstoffen und deren Analyse. Symbol für den Technologietransfer ist das gemeinsame Kompetenzzentrum ‹Fasern und Faserlaser› des IAP und der BFH: Am IAP werden die Grundlagen erarbeitet und am ALPS die Anwendungen, die zu Kooperationen mit Firmen führen. Auf der Basis dieser Fachkompetenz war es der Berner Fachhochschule ein Anliegen, anfangs September 2012 WissenschaftlerInnen und Forschende aus der ganzen Welt zur 20. Internationalen Konferenz über Fortgeschrittene Laser Technologien in die Schweiz einzuladen. Der seit dem Jahr 1993 stattfindende ALT-Anlass (Advanced Laser Technologies) fokussiert auf neueste Erkenntnisse und Fortschritte in Lasertechnologie und -anwendungen. Er bietet international renommierten Expertinnen und Experten Gelegenheit, ihre Forschungsergebnisse zu präsentieren und Ideen auszutauschen. Denn eines ist klar: Aus unserem Alltag ist der Laser nicht mehr wegzudenken, ob er Verbrennungsmotoren optimiert, die Scannerkassen klingeln lässt, unserem CD und DVD-Spieler Leben einhaucht, uns in die Radarfalle tappen lässt oder als optisches Skalpell in einer der jährlich 2 Millionen Operationen des Grauen Stars zum Einsatz kommt. – Wie gut, dass sich Theodore Harold nicht dem Wunsch des Vaters beugte, sondern Physiker wurde!

 

ALPS – who we are
Das Institut für Applied Laser, Photonics and Surface Technologies ALPS der Berner Fachhochschule, Technik und Informatik Das Institut ALPS besteht aus sieben Forschungsgruppen an den Standorten Burgdorf und Biel. ALPS ist ein Kompetenzzentrum für die angewandte Oberflächenmikrostrukturierung und für die Funktionalisierung von Materialien mittels Laser, Dünnschichten oder Wärmebehandlung. Vielfältige experimentelle Methoden erlauben ALPS auch die Analyse der Eigenschaften von Oberflächen und Werkstoffen. Im Bereich Laser beschäftigt sich ALPS unter anderem mit der Laser-Mikro- Materialbearbeitung mit kurzen und ultrakurzen Laser-Pulsen. Es ist damit möglich, eine grosse Palette an Materialien: von Metallen über Keramiken und Gläsern bis hin zu Kunststoffen zu bearbeiten. Mit dem Institut für Angewandte Physik der Universität Bern hat ALPS eine enge Zusammenarbeit im Bereich angewandte Fasertechnologien, dies zum Beispiel in der Entwicklung von modernen Faserlasersystemen oder der Fasercharaktersierung und Faserherstellung.

Kontakt
Prof. Dr. Patrick Schwaller, Institutsleiter
E-Mail