Innovationspreis NRW 2011

Fraunhofer-Gesellschaft

Quelle: MIWF/Macondo Medien

Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen 2011 für Fraunhofer-Laser-Forscher

Prof. Dr. Reinhart Poprawe, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT in Aachen, erhält den Innovationspreis 2011 für seine Arbeiten im Selective Laser Melting (SLM). Das Verfahren ermöglicht die Fertigung maßgeschneiderter Bauteile mit einem Laserstrahl.

Prof. Dr. Reinhart Poprawe M.A., Leiter des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT. 

Poprawe und sein Aachener Team sind weltweit führend im sogenannten Selective Laser Melting (SLM), mit dem individualisierte und komplexe Bauteile schnell, in kleinen Stückzahlen und 'just in time' gefertigt werden können – von Zahnkronen und Implantaten über Werkzeuge und Funktionsmuster bis hin zu Ersatzteilen im Automobilbau.

Mit dem Innovationspreis 2011 des Landes Nordrhein-Westfalen in der Kategorie Innovation würdigt die Landesregierung die Leistung des Aachener Laserforschers im Bereich der 'on demand' Fertigungstechnologie.

Die Jury begründet ihre Entscheidung mit den vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten und der signifikanten wirtschaftlichen Bedeutung dieser Technologie: »Durch die Arbeiten von Herrn Professor Poprawe wird eine 'enabling technology' marktfähig, die über die eigentlicheTechnologie hinausgehend einen großen Einfluss auf die weitere wirtschaftliche Entwicklung haben wird mit einer nahezu unbegrenzten Vielzahl an Anwendungen.«

Wissenschaftsministerin Svenja Schulze hat heute in Düsseldorf die drei designierten Innovationspreisträger 2011 in den Kategorien Ehrenpreis, Innovation und Nachwuchs bekanntgegeben. „Mit dem Innovations­preis ehrt das Land Nordrhein-Westfalen Forscherinnen und Forscher, die mit ihrem Wissen über gesellschaftliche Zusammenhänge oder mit herausragenden medizinischen und technischen Problemlösungen Fortschritt möglich machen“, sagte Schulze. Der mit insgesamt 150.000 Euro dotierte Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen gehört zu den bedeutendsten deutschen Forschungspreisen. 

Preisträger in der Kategorie 'Ehrenpreis' ist Prof. Dr. Ernst Ulrich von Weizsäcker (Gründungsrektor des Wuppertal Instituts für Klima, Umwelt, Energie) für sein herausragendes Engagement für einen nachhaltigen Umgang mit Ressourcen sowie Prof. Dr. Sonja Herres-Pawlis (Gruppenleiterin an der LMU München) in der Kategorie 'Nachwuchs' für ihre Forschungsarbeiten bei der Entwicklung kompostierbarer Kunststoffe.

Die Preisver­leihung in Anwesenheit der Ministerpräsidentin fand am Montag, den 14. November, in Düsseldorf statt.

Lebenslauf Prof. Dr. Reinhart Poprawe

Prof. Dr. rer nat. Reinhart Poprawe M.A. (57 Jahre) leitet seit 1996 das Aachener Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT. Er ist zugleich Lehrstuhlinhaber an der Rheinisch Westfälischen Technischen Hochschule in Aachen.

Er hat in Mainz, Darmstadt und an der California State University in Fresno studiert. Nach seiner Promotion 1985 an der Technischen Hochschule in Darmstadt wechselte er als Abteilungsleiter an das Aachener Fraunhofer-Institut für Lasertechnik. Er ist Mitgründer der ACLAS Lasertechnik und Maschinenbau GmbH in Aachen und war von 2005 bis 2008 Prorektor für Forschung, Struktur und wissenschaftlichen Nachwuchs an der RWTH Aachen sowie stellvertretender Rektor der RWTH Aachen.

Seit 2006 ist er Fellow am angesehenen Laser Institute of America in Orlando, Florida, dessen Präsidentschaft er ab Januar 2012 übernimmt.

Selective Laser Melting (SLM)

Das SLM-Verfahren wurde vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik erstmals 1996 zum Patent angemeldet und ist in Europa, den USA und Japan erteilt. Poprawe ist Mitinhaber einer Patentfamilie für ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern.

Belichtung des Pulvers nach CAD-Daten 


Bauteilentnahmeaus Pulver nach Prozessende 

Das wesentlich von Professor Poprawe und seinem Team entwickelte Selektive Laserschmelzen ermöglicht es, metallische Werkstücke »schichtweise« durch Aufschmelzen von Metallpulver mit einem Laser zu produzieren. Dabei werden die Bauteile direkt aus 3D-CAD Daten hergestellt. Die so gefertigten Werkstücke weisen nahezu 100 Prozent der Belastbarkeit von traditionell gefertigten Werkstücken auf.

Mit dem SLM-Verfahren können erstmals auch sehr komplexe Werkstück-Geometrien wie beispielsweise Hohlraumsysteme schnell und vergleichsweise kostengünstig gefertigt werden. Bedingt durch die schichtweise Aufbautechnik sind die Fertigungskosten nahezu unabhängig von der gewünschten Stückzahl und von der Form des Bauteils.

Das Verfahren wird beispielsweise in der Medizintechnik sowie dem Werkzeug- und Automobilbau eingesetzt und eignet sich für Funktionsprototypen ebenso wie für Einzelteile und Kleinserien.

Generative Fertigungsverfahren

Selektives Laserschmelzen in eines von verschiedenen Verfahren, die unter dem Begriff »Generative Fertiung« zusammengefasst werden. Die Bauteile können je nach Ausgangsstoff und Anwendung auch mit Stereolithographie, selektivem Lasersintern oder 3-D-Druckern gefertigt werden. Es können zum Teil sogar flüssige Werkstoffe verarbeitet werden. Die generativen Verfahren haben Forscher vor mehr als 20 Jahren entwickelt, um schnell erste Prototypen (Rapid Prototyping) zu fertigen. Heute nutzen Firmen die Technologie auch um individuelle Einzelstücke oder Kleinserien herzustellen.

Wie funktioniert Selektives Laserschmelzen?

Wie Selektives Laserschmelzen funktioniert, erklärt der Sprecher der Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung, Andrzej Grzesiak: »Zunächst wird eine dünne Schicht Pulver aufgetragen. Gemäß den computergenerierten Konstruktionsdaten des geplanten Werkstücks wird das Pulver dann an den vorgegebenen Stellen mit einem starken Laserstrahl zum Schmelzen gebracht«, erläutert Grzesiak das Prinzip. Danach senkt sich die Fertigungsplattform ab, eine neue Lage Pulver wird aufgetragen, wieder selektiv geschmolzen und mit der darunterliegenden Schicht verbunden. So entsteht innerhalb einiger Stunden – Schicht für Schicht – das Werkstück.
»Das Ganze funktioniert im Grunde ähnlich wie ein Drucker, aber in drei Dimensionen«, fasst der Forscher zusammen.