UT ontvangt Europese subsidie voor Laser4Fun

De Universiteit Twente ontvangt een Europese subsidie voor het project ‘Laser4Fun’, waarin oppervlakken worden bewerkt met lasers. Laserbewerking is bezig aan een enorme opmars en de interesse uit de industrie is groot. De UT-onderzoekers slagen er steeds beter in een bepaalde functie aan een bestaand oppervlak toe te voegen. Dat resulteert bijvoorbeeld in bacterievrije medische apparatuur in ziekenhuizen, een ketchupfles waarin geen restanten achterblijven of water- en olieafstotende producten in de verpakkingsindustrie.

Gert-willem Römer, laseronderzoeker op de Universiteit Twente, werkt vooral met lasers met een extreem korte pulseduur. Daarbij gaat het om picoseconden of zelfs femtoseconden. “Dat is zo kort dat het bijna niet te bevatten is”, zegt Römer. “We weten dat het licht in 1 seconde 300.000 kilometer aflegt. In 1 picoseconde legt licht echter maar zo’n 0,3 millimeter af. Het grote voordeel van zo’n extreem korte laserpuls is dat er bijna geen thermische respons van het materiaal, dat je ermee bewerkt, optreedt. Het materiaal smelt dus niet, maar wordt als het ware ‘koud’ verwijderd, doordat chemische verbindingen worden verbroken. Het is daardoor alsof je atomen uit het materiaal ‘breekt’, in plaats van ze smelt, verdampt en wegblaast.”

Met de nieuwste lasertechnieken kunnen veel oppervlakten van bestaande producten nauwkeurig bewerkt worden. De techniek kan een vervanging zijn van de speciale coatings die nu op bestaande materialen worden aangebracht.

“Het bacterievrij houden van oppervlakten is een belangrijke toepassing”, zegt Römer. “Je wilt niet dat er bacteriën groeien op bijvoorbeeld medische instrumenten in operatiekamers. Ook de voedselindustrie kan profiteren met bijvoorbeeld bacterievrije voedselverwerkingsapparatuur. Het is mogelijk om met de met lasers bewerkte oppervlakken cellen niet, of juist wel te laten hechten aan het oppervlak. Verder zijn water- of olieafstotende producten een belangrijke toepassing. Denk aan een ketchupfles, waarvan je ook de laatste druppel uit de fles wilt krijgen en dus niet wil dat er restanten aan de binnenkant blijven plakken. Een schonere, volledig lege fles is ook nog eens veel milieuvriendelijker bij recycling.

Microbewerking met korte pulslasers heeft grote voordelen ten opzichte van fotolithografie, een techniek die wordt gebruikt voor het maken van chips. “Fotolithografische technieken zijn geoptimaliseerd voor het bewerken van silicium, het basismateriaal waar chips van gemaakt worden”, legt Römer uit. “Met een korte pulslaser kan echter bijna elke materiaal bewerkt worden. Metalen, polymeren, glas, halfgeleiders, je kan nagenoeg alles bewerken met lasers. Bovendien kan, in tegenstelling tot lithografie, de bewerking met de laser in normale omgevingscondities uitgevoerd worden. Een laserbewerking is daardoor laagdrempeliger en in verhouding veel goedkoper. Microbewerking met lasers is vooral interessant voor bewerkingen op een schaal tussen 100 nanometer en 100 micrometer.”

De grootste uitdaging in het project is om een hogere snelheid van de laserbewerking te realiseren. Om de nieuwste technieken verder op industriële schaal toe te passen, is namelijk opschaling nodig. Römer:  “We werken aan een lasertechniek genaamd Direct Laser Interference Patterning (DLIP) waarbij meerdere laserbundels worden gecombineerd om een interferentiepatroon van meerdere ‘laserspots’ te creëren. Hiermee kunnen we de bewerking veel sneller uitvoeren dan met één enkele laserspot. Verder werken we in het project aan hybride technologieën waarbij we de laserbewerking combineren met andere technieken. Je kan het materiaal bijvoorbeeld eerst bewerken met een laser en daarna, met een etsmiddel, het door de laser gemodificeerde materiaal verwijderen.”

Laser4Fun (fun = functional) ontvangt een Europese Marie Curie ‘European Training Network’ subsidie van 3,5 miljoen euro. Van dit budget worden in totaal 14 jonge onderzoekers op een promotietraject aangesteld. Dit European Training Network, bestaande uit tien academische en industriële partners, zal deze jonge onderzoekers opleiden. Naast de Universiteit Twente maken ook andere, gerenommeerde instituten (Fraunhofer-IWS, Technical University of Madrid, CNR uit Italië, University of Birmingham en Leibniz-Institut für Polymerforschung) deel uit van het project. Industriële partners zijn BSH group, Alphanov, Robert Bosch en vliegtuigbouwer Airbus. Het project startte deze maand.

Het onderzoek op de UT wordt gecoördineerd door Gert-willem Römer, universitair hoofddocent van de leerstoel Toegepaste Lasertechnologie in de vakgroep Werktuigbouwkunde Automatisering  van de faculteit CTW. Römer doceert het vak Laser material processing binnen de Master Mechanical Engineering en andere technische UT-opleidingen. Laser-microbewerkingen is één van de onderwerpen binnen dat vak. Naast de gebruikelijke colleges, volgen de studenten practica waarin met kort gepulste lasers opdrachten worden uitgevoerd.