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Stone Stories: tonnenschwerer Granit-Tisch für winzige Strukturen

(September 2011) Größer könnten die Gegensätze kaum sein: die Laseranlage ist 19 Tonnen schwer, ermöglicht aber Genauigkeiten im Bereich von Milliardstel Metern (Nanometern). Dass dafür ein Granit zum Einsatz kommt, hängt mit den besonderen Eigenschaften des Steins zusammen: Er überträgt praktisch keine Schwingungen, reagiert kaum auf Temperaturveränderungen und hat praktisch keine Eigenspannung. Mehr noch: da seine Kristallstruktur extrem dicht ist, lässt sich seine Oberfläche extrem glatt bearbeiten – das wiederum ist günstig für Präzisionsanlagen wie diese, die mit Luftkissen arbeiten.

Seit kurzem hat die Schweizer Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) an ihrem Standort in der Stadt Thun ein neues Laserzentrum in Betrieb. Hier werden innovative Oberflächen entwickelt und getestet, etwa winzige Strukturen, die einem Luftzug wenig Widerstand entgegensetzen oder die von Pilzen nicht besiedelt werden. Anwendungsgebiete finden sich zum Beispiel im Flugzeug- oder Schiffsbau, in der Beleuchtungstechnik oder in neuartigen Fenstern, um nur einige zu nennen.

Die Basis der Anlage ist ein Granitblock mit 4,60 m x 2,10 m bei 50 cm Dicke. In ihn ist mit äußerster Präzision eine Führungsschiene eingeschnitten. Über diese bewegt sich auf einem Luftkissen ein 1,7-Tonnen-Tisch (2 m x 1,5 m x 20 cm). Er ist der Träger für die Testobjekte. Die super-glatte Oberfläche des Granits sorgt dafür, dass beim Betrieb des Luftkissens nur wenig Luft entweicht.

Auf Säulen, einer Brücke und einem weiteren Tisch sitzen ganz oben die Optiken für den Laserstrahl. Sie leiten das konzentrierte Licht, das die Strukturen in die Oberflächen auf dem Objektträger schneidet.

Besonderheit der Anlage ist nicht nur, dass sie winzige Strukturen mit äußerster Präzision fertigen kann. Weltweit einmalig ist auch, dass Objekte mit der maximalen Größe von 3 m² hergestellt werden können.

Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)