Research Projects

2021

Forschungsverbundprojekt CELLWITAL

Funding:

Bundesministerium für Bildung und Forschung


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Forschungsverbundprojekt CELLWITAL

Period: 2021-2024



Title: Forschungsverbundprojekt CELLWITAL

Abstract: In der Biotech- und Pharmaindustrie werden sich in Zukunft Hochdurchsatz-Screening-Verfahren an biologischen Testsystemen als Schlüsseltechnologie in folgenden Anwendungsgebieten stärker etablieren: Wirkstofffindung („drug discovery“), toxikologische Untersuchungen und Sicherheitstests als Ersatz für Tierversuche. Die Aussagekraft dieser Screenings hängt dabei direkt von der Funktionalität der verwendeten biologischen Systeme ab. Bisher werden für solche Untersuchungen vor allem 2D-Zellassays eingesetzt, bei denen die Zellen als Monolayer auf einem Substrat kultiviert werden. Solche einfachen Systeme können zwar Informationen z. B. zur Zellvitalität oder Morphologie liefern, sind aber nicht in der Lage, die komplexen Funktionszusammenhänge in biologischen Geweben nachzubilden. Essentiell für die korrekte biologische Funktion ist eine komplexe hierarchische Mikroarchitektur, welche durch das Zusammenwirken von verschiedenen Zelltypen, der extrazellulären Matrix (ECM) und Gradienten von Wachstumsfaktoren entsteht. Um diese Komplexität auch in den biologischen Screening-Verfahren abbilden zu können, wächst der Bedarf an funktionaleren biologischen Testsystemen. Hierzu zählen Zellarrays, bei denen einzelne Zellen gezielt positioniert, unterschiedliche Zelltypen miteinander kombiniert und mit Hilfe von ECM-Komponenten strukturiert werden, Lab-On-Chip-Systeme, zelluläre 3D-Strukturen sowie hochkomplexe Gewebeersatzmaterialien.
An diese Lücke im Stand der Technologie setzt das Projekt CellWiTaL an. Es soll ein hochauflösendes Einzeldrucksystem (High Resolution Laser Live Cell Printing HRLLCP) entwickelt werden, das Identifikation, Selektion und gezielten Transfer von einzelnen lebenden Zellen auf einen Akzeptor ermöglicht.

Partners:

Projektträger: VDI Technologiezentrum GmbH, Düsseldorf

Verbundpartner:
  • Molecular Machines & Industries GmbH (MMI)


  • InnoLas Photonics GmbH


  • Experimentelle Unfallchirurgie Klinik und Poli-klinik für Unfallchirurgie Universitätsklinikum Regensburg (UKR)




Selbstorganisierende Strukturen in der Ultrakurzpuls-Bearbeitung

Funding:

Deutsche Forschungsgemeinschaft (HU 1893/7-1)


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Selbstorganisierende Strukturen in der Ultrakurzpuls-Bearbeitung

Period: 2021-2023



Title: Selbstorganisierende Strukturen in der Ultrakurzpuls-Bearbeitung -

Abstract: Momentan ist es in der Lasermaterialbearbeitung mit ultrakurzen Pulsen (UKP) weder möglich vor der Bearbeitung quantitative Vorhersagen über die Prozessergebnisse zu treffen noch möglicherweise dabei auftretende Effekte wie die Entstehung von selbstorganisierenden Strukturen zu kontrollieren. Die gezielte Erzeugung sowie Vermeidung dieser Strukturen ist von großem produktionstechnischen Interesse. Einerseits verursachen sie eine verringerte Strukturauflösung und ungewünschte Oberflächenrauheiten, andererseits können Änderungen der Oberflächenstruktur zu nutzbaren Eigenschaften wie einer ausgeprägten Hydrophobie führen.

2019

Sub-nanosecond Pump-Probe Analysis

Funding:

Deutsche Forschungsgemeinschaft (HU 1893/2-1)


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Sub-nanosecond Pump-Probe Analysis

Period: 2019-2022



Title: Sub-nanosecond Pump-Probe Analysis - Laserzentrum of metal targets during nanoparticle generation by laser ablation in liquid and air

Abstract: The goal of this proposed project is to extend the current field of knowledge in the area of nanoparticle synthesis generated through pulsed laser ablation in liquids (LAL). This will be achieved through advanced time resolved experimental techniques and nanoparticle characterisation methods.

Partners:

Universität Duisburg-Essen, UDE, Priv. Doz. Dr. Bilal Gökce


Completed Projects

Time-resolved Microscopy and Model-based Analysis

Funding:

Deutsche Forschungsgemeinschaft (HU 1893/5-1)


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Time-resolved Microscopy and Model-based Analysis

Period: 2019-2022



Title: Time-resolved microscopy and model-based Analysis of transparent conductive oxides thin-film ablation by spatial and temporal shaped ultrashort-pulsed laser radiation

Abstract: In this project, a basic understanding of the so-called partial and indirectly induced laser ablation of transparent, conductive layers using ultra-short pulsed laser radiation applied to ITO (Indium tin oxide) is to be developed. Partial and indirectly induced laser ablation are sub-types from confined laser ablation, in which an ultrafast laser pulse generates a stress confinement situation. The project goal is a description in the form of a metamodel, which is obtained from simulations and experimental data. By selective use of this laser-induced ablation, electrically conductive structures are separated or structured producing functional surfaces for components, such as front electrodes of a light-emitting diode.

Partners:

RWTH Aachen Universität, Prof. Wolfgang Schulz, Lehr- und Forschungsgebiet Nichtlineare Dynamik der Laserfertigungsverfahren NLD,

RWTH Aachen Universität, Dr.-Ing. Arnold Gillner, Lehrstuhl für Lasertechnik LLT


LASERABLATION

Funding:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Grant number: (HU 1893/5-1)


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LASERABLATION

Period: 2015-2019



Title: Experimentelle Erforschung und Simulation von transienten Aggregatszuständen bei der Laser-Ablation mittels zeitaufgelöster Ultrakurzpuls-Mikroskopie und –Ellipsometrie

Abstract: Unsere bisherigen Untersuchungen des Ablationsmechanismus zeigen, dass auf ultrakurzer Zeitskala erzeugte Schockwellen zu einem Materialtransport oder –abtrag im Nanosekundenbereich führen. Dabei könnten die Schockwellen durch ultraschnelles Aufheizen und Ausdehnen bereits in der festen und/oder flüssigen Phase entstehen und nicht wie bei Nanosekundenpulsen in der Gas- oder Plasmaphase.
Um unter anderem die oben genannten transienten Vorgänge bei der direkten als auch der induzierten Ablation besser verstehen zu können, fehlen detailliertere Kenntnisse über den zeitlichen und räumlichen Verlauf des Aufheizens, der Phasenübergänge und der optischen Eigenschaften (Reflektion und Absorption) des bestrahlten Materials. Diese sollen im Rahmen des Projektes durch Messung des komplexen Brechungsindex mit Anreg-Abtast-Ellipsometrie in Kombination mit Multiphysik- und Multiskalen-Modellrechnungen für verschiedene Materialien ermittelt werden. So soll ein geschlossenes Modell über die Vorgänge in der Ultrakurzeit-Domäne gefunden werden.


MONOSCRIBE

Funding:

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie


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MONOSCRIBE

Period: 2015-2018



Title: Roll-to-Roll Monolithic Interconnection of Customizable Thin-film Solar Modules

Abstract: Das Projekt “Monoscribe“ befasst sich mit den technischen Fragen der kosteneffizienten Rolle-zu-Rolle (R2R)-Laserstrukturierung und -verschaltung von flexiblen Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS)-Dünnschichtsolarzellen. Die Innovation liegt in einer Verbindung von kostengünstigen Druckverfahren und hochpräzisen Laserstrukturierungen. Die Kombination der Verfahren soll im Gegensatz zum aktuellen Stand der Technik, der derzeit nur lineare Muster und Strukturierungen ermöglicht, zu maximaler Flexibilität im Moduldesign, hohen solaren Wirkungsgraden und verkürzten Produktionszeiten führen. Somit lassen sich zukünftig kundenspezifische Photovoltaik-Module, auch bei einer niedrigen Stückzahl, preiswert in einem reinen maschinell gefertigten R2R-Prozess herstellen.

Partners:
Laser Systems GmbH, München
Universität Innsbruck, Österreich
Sunplugged GmbH, Schwatz, Österreich
Alphagate Automatisierungstechnik GmbH, Rankweil, Österreich
Sunnybag GmbH, Graz, Österreich
Inkron Oy, Espoo, Finnland
VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo, Finnland


ORGANOLAS

Funding:

Bayerische Forschungsstiftung


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ORGANOLAS

Period: 2015-2017



Title: Entwicklung einer Rolle-zu-Rolle-Laserbearbeitungsmaschine für organische und hybride Elektronik

Abstract: Ziel des Forschungsprojekts „Organolas“ ist es, einen vollautomatischen Rolle-zu-Rolle-Prozess für die Strukturierung von flexiblen organischen Solarmodulen zu entwickeln.

Im Rahmen des Projekts „Organolas“ soll ein vollautomatischer Rolle-zu-Rolle-Prozess für die Strukturierung von flexiblen organischen Solarmodulen entwickelt werden. Für die Herstellung und Bearbeitung eines Schichtsystems aus organischer Photovoltaik (hergestellt und geprüft vom Projektpartner ZAE Bayern) wird neben einer flexiblen vollautomatischen CNC-gesteuerten Bearbeitungsmaschine (entwickelt von der Fa. LaserSystems) auch ein kostengünstiger Laser mit den richtigen Eigenschaften benötigt, wie Pulsdauer, Wellenlänge und Strahlgeometrie (Projektpartner Fa. Innolas). Diese Gegebenheiten werden zur Ermittlung der optimalen Laserparameter für eine Strukturierung mit maximaler solarer Effizienz von Modulen (Hochschule für angewandte Wissenschaften München) verwendet.

Partners:
ZAE Bayern



Innolas


Solardesign

Funding:

Europäische Union gefördert.


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Solardesign

Period: 2013-2015



Title: On-the-fly alterable thin-film solar modules for design driven applications

Abstract: Das Projekt SolarDesign adressiert diese Hürden durch die Entwicklung von neuen Solarzellen-Materialien, Herstellungsprozessen und unterstützenden Aktionen um die Kommunikation in der Wertschöpfungskette zu verbessern.

Aufgabenbereich des Laserzentrums der Hochschule München

Die Aufgabe des Laserzentrums der Hochschule München besteht darin, ein Prozessfenster für die Laserstrukturierung der Dünnschicht-Solarzellen zu bestimmen, welches die monolithische Verschaltung ermöglicht. Dieses Ziel wird über die Untersuchung des Abtrags von Dünnschichtsystemen erreicht. Effekte von verschiedenen Laserfluenzen, Wellenlängen, Pulsdauern, des Pulsüberlapps und verschiedener Spotgrößen auf die Selektivität der Prozesse werden erforscht. Intensive Forschung wird bei der Separation des Rückkontakts benötigt, bei der das Substrat nicht beschädigt werden darf. Simulationen der Energieeinkopplung und Wärmeverteilung in den jeweiligen Filmen werden parallel zur experimentellen Prozessoptimierung durchgeführt. Die Abtragsparameter werden in Abhängigkeit der Abscheidebedingungen der Dünnschichten validiert.

Partners:
Munich University of Applied Sciences Department of Applied Sciences and Mechatronics (Fk06)
Technical University of Wien (TUW) Austria
Sunplugged GmbH (SUN) Austria
Faktor 3 ApS (F3) Denmark
Innovatec Sensorisatión y Comunicación S.L ( INN) Spain
Studio Itinerante Arquitectura S.L. (SIARQ) Spain
RHP Technology GmbH & Co KG (RHP) Austria
Asociación de Industrias de las Technologias Electrónicas y de la Información del País Vasco(GAIA) Spain
Accademia Europea Bolzano (EURAC) Italy
Università degli Studi di Milano-Bicocca (UNIMIB) Italy
Commissariat à l’energie atomique et aux energies alternatives (CEA) France


EMAG

Funding:

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie


 

EGMA

Period: 2010-2012



Title: : EGMA



Abstract: Development of a scalable industrial application on the basis of a highly compact picosecond laser-source with high pulse energies (keiner 1 J) for the production of ultra-thin & non-porous functional components.
This national joint project is sponsored by the Federal Ministry for Economics & Technology as part of the Central Innovation Program for small & medium sized enterprises (ZIM for SMEs)
Project objectives:
  • Development of a picosecond laser-source with pulse energies up to 1 J
  • Optimization of beam shaping techniques
  • Development of a laser-based procedural concept for local thinning of metal surfaces down to the single micron range


Partners:
Munich University of Applied Sciences (MUAS)
Department of Applied Sciences and Mechatronics (Fk06)
InnoLas Laser, Krailing
Laser Laboratory, Göttingen



METASOLAR

Funding:

Bundesministerium für Bildung und Forschung

M-era.Net


 

METASOLAR

Period: 2010-2012



Title: :METASOLAR



Abstract: Optimized thin-film solar cells through advanced Sputtering processes, optimized laser-processes & improved back-contacts (MNT-METASOLAR)
Framework „Forschung für die Produktion von morgen” („Research for the production of tomorrow“) of the Ministry of Education and Research
Project objectives:
The custom solar-cell of the roll
  • Coating technique on flexible substrate
  • Online process diagnostics
  • Handling of flexible substrate
  • Precise laser-structuring of CIS on metal foils
  • Bonding with precise screen printing


Partners:
Munich University of Applied Sciences (MUAS)
Department of Applied Sciences and Mechatronics (Fk06)
LS Laser System GmbH
Sunplugged Solare Energiesysteme GmbH
INGESEA Ingenieria y Soluciones en Energias Alternativ



SECIS

Zuwendungsgeber:

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, und nukleare Sicherheit
FKZ: 0325043A, 0325043B


 

SECIS

Period:



Titel: : Effizienzsteigerung bei der Produktion von Dünnschicht-Solarzellen durch die Strukturierung mittels Ultrakurzpuls-Lasern mit industrieller Prozessgeschwindigkeit (SECIS)



Abstract: Efficiency enhancement in the production of thin-film solar-cells through structuring with ultra-short laser-pulses and industrial processing speeds.
Promotional program of the federal ministry for the environment, nature conservation and nuclear safety (BMU) for R&D in the area of photovoltaics.
Project objectives:
The custom solar-cell of the roll
  • Increase of the processing speed through ultra-short laser-pulses


Partners:
Munich University of Applied Sciences (MUAS)
Department of Applied Sciences and Mechatronics (Fk06)
AVANCIS GmbH & Co. KG