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Einsatzbereit - aber nie ganz fertig: die Anlage, die Annika Richmann zur Entwicklung des innovativen Polierverfahrens aufgebaut hat.

Foto: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen

„Bislang werden Linsen und optische Systeme – zum Beispiel für Brillengläser – mechanisch poliert“, erklärt Annika Richmann. „Das heißt, man muss eine dünne Schicht abtragen, um die Oberfläche zu glätten.“ Bei nicht-symmetrischen Optiken sei dies sehr aufwändig und teuer, weil beispielsweise nur punktweise gearbeitet werden kann oder eine Vielzahl an Einzelwerkzeugen hergestellt werden muss. Dies gelte etwa für Brillengläser mit sogenanntem Zylinder, der Hornhautverkrümmungen korrigiert.

Das von ihr betreute Projekt „PoliLas“ soll mit einem innovativen laserbasierten Polierverfahren Abhilfe schaffen: Der Laserstrahl erwärmt eine dünne Randschicht des Materials, das sich dadurch verflüssigt – und aufgrund der Oberflächenspannung wird die Oberfläche geglättet. „Die Konsistenz dieser oberen Schicht und ihr Verhalten muss man sich ein bisschen so vorstellen wie bei Honig“, meint die 27-Jährige. Klingt harmlos – wäre aber ein kleine Revolution in der Oberflächenbearbeitung und ein wichtiger Schritt für die Industrie.

Spaß an der Physik

Der Weg in Richtung Laserstrahl begann für Annika Richmann schon zu Schulzeiten: „Mein Physiklehrer damals war sehr motivierend, der Unterricht bei ihm hat viel Spaß gemacht“, erinnert sie sich. Nach dem Abi entschied die gebürtige Hildesheimerin sich daher für ein Physikstudium an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH). „Ob das nun als besonders zukunftsträchtig beworben wurde oder nicht, hat meine Entscheidung nicht beeinflusst“, erzählt sie. „Ich hatte einfach Glück, dass mein eigenes Interesse einer solchen ‚Zukunftsbranche’ entspricht.“

Sie spezialisierte sich auf Festkörperphysik, verbrachte zwei Auslandssemester in Manchester und profitierte vom Siemens-Mentoringprogramm YOLANTE, das Studentinnen technisch-naturwissenschaftlicher Fächer fördert. „Den Flyer hatte ich mal auf der CeBIT mitgenommen – und mich beworben“, erzählt sie. Während der Semesterferien sammelte sie so als Werkstudentin bei Siemens in München erste Praxiserfahrung, nahm Labormessungen vor und „programmierte ein bisschen“.

Während des Hauptstudiums fing Annika Richmann als wissenschaftliche Hilfskraft am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aachen an, später schrieb sie dort im Bereich Laserentwicklung ihre Diplomarbeit. Als sie im März 2008 fertig war, bot sich am ILT die Möglichkeit zu promovieren – allerdings in einem Gebiet der Fertigungstechnik, im Maschinenbau: „Ich habe sozusagen die Fronten gewechselt und arbeite jetzt in der Laserbearbeitung, nicht mehr in der Laserentwicklung.“ Am ILT werden sowohl grundlagenbezogene Themen, beispielsweise bei der Laserentwicklung, als auch anwendungsorientierte Themen zur Nutzung von Laserverfahren untersucht, wie dasjenige von Annika Richmann zur Oberflächenbehandlung. Die grundlagenbezogenen Arbeiten sind den Naturwissenschaften, die anwendungsbezogenen Arbeiten den Ingenieurwissenschaften zugeordnet.

Grundsätzlich sei der Fächerwechsel für die Doktorarbeit kein Problem gewesen: Annika Richmann promoviert am Lehrstuhl für Technologie optischer Systeme (TOS), den die RWTH erst vor wenigen Jahren in den Räumen des ILT installiert hat – und der ingenieurwissenschaftliche Forschungsprojekte ebenso betreut wie naturwissenschaftliche. „Für uns in Aachen ist diese Interdisziplinarität, das Zusammenwirken von Physik und Ingenieurwissenschaften, eine essentielle Stärke, und wissenschaftliche Werdegänge wie die von Annika Richmann sind hier Standard – auch wenn sie im bundesweiten Vergleich vielleicht ungewöhnlich erscheinen“, erläutert Professor Dr. Peter Loosen, Koordinator des TOS. Für sie selbst war der Wechsel jedoch durchaus eine Umstellung: „Das dauert seine Zeit, ich musste mich erst einarbeiten. Zum Glück wurde ich von allen Seiten gut betreut.“

Auf dem Weg zum Polier-Prototypen

Seither widmet sich die Doktorandin der Entwicklung „ihres“ laserbasierten Polierverfahrens und hat dazu in den vergangen Monaten mit Unterstützung eines  Kollegen eine Laboranlage aufgebaut. „Die Anlage steht – aber sie ist nie fertig“, meint Annika Richmann. „Stück für Stück wird sie weiter modifiziert.“ Dazu kooperiert das Projektteam auch mit Partnern aus der Industrie, beispielsweise Optik-Herstellern, die die Ergebnisse mit großem Interesse verfolgen und wichtige Anforderungen sowie Erfahrungen aus der Praxis vermitteln: Welche Oberflächenqualitäten müssen mit dem Verfahren erreicht werden? Welche Materialien und Geometrien sind relevant? Die Beziehungen in die Optik-Branche hofft Annika Richmann später auch für ihren Berufseinstieg in der Industrie nutzen zu können: „Mal sehen, was sich ergibt.“

Bis dahin besteht ihr Arbeitsalltag sowohl aus Labor- als auch Schreibtischarbeit: Sie führt Versuche zur Verfahrensentwicklung durch und verbessert den Anlagenaufbau, justiert beispielsweise den Strahlengang, recherchiert Erweiterungsbauteile und besorgt Ersatzteile, programmiert aber auch Auswertungsalgorithmen und betreut nebenbei die eine oder andere Diplomarbeit: „Das bringt einen selbst auch immer wieder voran – und man sammelt erste Erfahrungen in Sachen Personalführung“, erzählt sie schmunzelnd.

Auf drei Jahre sind Promotion und Projekt ausgelegt – das Ergebnis ist noch ungewiss. „Mein Ziel ist es, dass  wir dann zumindest eine Aussage treffen können: Funktioniert das Verfahren, oder nicht?“