Dank der technologischen und ökonomischen Weiterentwicklung der letzten Jahre, erobert der Laser ständig neue Einsatzfelder in der Makro-Welt der Materialbearbeitung. Insbesondere dort, wo Flexibilität, Präzision und Automatisierbarkeit gefragt sind, besitzen Lasertechnologien viele Vorteile gegenüber konventionellen Technologien. Am LHM stehen eine Reihe unterschiedlicher Laseranlagen zur Verfügung, um bestehende Laserverfahren im Makro-Bereich untersuchen und verbessern zu können sowie neue Applikationen zu entwickeln.
Das Laserstrahlschneiden ist ein berührungsloses, kraftfreies thermisches Trennverfahren für unterschiedlichste Materialien im 2D- sowie im 3D-Bereich. Zum Einsatz kommen vorzugsweise CO2-Laser, Nd:YAG-Laser sowie Faserlaser. Durch die hohen Intensitäten des fokussierten Laserstrahles werden die Materialien aufgeschmolzen bzw. verdampft und die Schmelze mittels Prozessgas aus der Schnittfuge ausgeblasen. Mit dem Verfahren lassen sich die vielfältigsten Materialien effektiv mit sehr hoher Maßhaltigkeit und Schnittkantenqualität trennen.
Beim Laserstrahlschweißen werden die zu verbindenden Bauteile durch die absorbierte Laserstrahlung bis über die Schmelztemperatur erwärmt, so dass eine gemeinsame Schweißnaht entsteht. Dies kann mit und ohne Zusatzwerkstoff erfolgen. Je nach Art und Aufbau der Fügepartner werden unterschiedliche Strahlquellen und Schweißstrategien genutzt. Forschungsschwerpunkt am LHM bildet das Hochgeschwindigkeitsschweißen mit Hilfe von hochbrillanten Strahlquellen.
Mechanisch hoch beanspruchte Bauteile aus Stahl müssen sehr hart, dürfen aber nicht spröde sein. Durch lokales Härten der Bauteile, nur an den besonders beanspruchten Stellen, können diese Anforderungen erfüllt werden, allerdings ist die Umsetzung mit konventionellen Technologien kaum möglich. Das Laserhärten bietet für diesen Fall eine sehr gute Alternative, da die Laserstrahlung die Bauteile selektiv und sehr präzise sowie ohne zusätzliches Abschrecken härten kann.
Das selektive Laserschmelzen (SLM) ist ein additives Pulverbett-Verfahren, welches ermöglicht, konstruktive Features, wie zum Beispiel innere Kühlkanäle, in Funktionsteile zu integrieren, die nicht auf konventionelle Weise herstellbar sind. Im Prozess schmilzt der Laserstrahl im Pulverbett schichtweise eine Querschnittfläche um, sodass über mehrere hundert bis tausende Schichten ein 3D-Körper mit nahezu identischen Materialeigenschaften im Vergleich zum Vollmaterial entsteht.
Für das Beschriften von Oberflächen eignet sich der Einsatz von Lasertechnik besonders gut. Durch die große Flexibilität, hohe Präzision und enorme Geschwindigkeit des Verfahrens, können die verschiedensten Materialien ganz individuell gekennzeichnet bzw. gestaltet werden. Am LHM stehen dafür unterschiedliche Laserquellen und Maschinen zur Verfügung, so dass alle möglichen Metalle, Kunststoffe und Nichtmetalle, wie beispielsweise Glas, Papier, Holz oder Keramik, laserbeschriftet werden können.
Technische Keramiken werden aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften in weiten Bereichen der Technik eingesetzt. Klassische Fügeverfahren wie das Schweißen sind aber für diese sprödharten Werkstoffe nicht ohne weiteres möglich. Aus diesem Grund wurde am LHM ein Zweistrahl-Verfahren zum Laserstrahlschweißen von Keramiken, die eine Flüssigphase bilden, entwickelt. Mit diesem Verfahren kann Aluminiumoxid-Keramik untereinander verschweißt werden.
Das Laserstrahlglätten und -polieren ist für metallische und nichtmetallische Oberflächen geeignet. Bei metallischen Oberflächen werden mittels Hochleistungsfaserlaser in Kombination mit einer ultraschnellen Strahlablenkung dünne Schmelzschichten auf der Oberfläche zu erzeugt, die einen Poliereffekt bewirken. Für die Endbearbeitung von nichtmetallischen Oberflächen, speziell Gläsern, wird der zu glättende Bereich selektiv mittels CO2-Laser aufgeschmolzen und durch die wirkende Oberflächenspannung geglättet.