Physikprofil gelasert in Polyamid

Klar, ein „nachhaltiges“ Erinnerungsstück vom Sophie-Barat-Physikprofil wäre klasse. Nicht eines, das vergeht und vergilbt oder nur in digitalen Welten verfügbar ist. Sondern eines wie gemeißelt in Stein oder eben, in der modernen Variante, gelasert in Polyamid. „Puls für Puls wird die Information mit Hitze ins Material eingebracht“, erklärt Tarek Omairi, Mitarbeiter am Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik (iLAS) der TUHH. Mit seiner Digitalkamera hat der Versuchsingenieur ein Foto von den Oberstufenschülern Adella, Annchristin, Luca und Manuel angefertigt. Im nächsten Schritt sendet er die Bildinformation an den Markierer. So heißt der Laser, der Informationen in eine Materialoberfläche einbringt und vor dem die Schüler erwartungsvoll stehen. Was wird von ihnen plättchenweise festgehalten?

Parameter der Physik

Lange blicken die Schüler durch die Sicherheitsscheibe auf sprühende Funken und sehr lange arbeitet der Laser. Aber am Ende bleibt doch nur ein Hauch von Markierung und man muss das milchgelbe Plättchen in einem bestimmten Winkel halten, um überhaupt zu erkennen, dass es sich um Gesichter handelt. „Prüfen wir doch einmal, warum das nicht klappt“, sagt Tarek Omairi. Am Vortag hat er die Verschlusskappe seiner Kamera „markiert“ und ein tadelloses Resultat erhalten. „Können wir nicht die Auflösung heruntersetzen?“, schlägt Physiklehrer Burkhard Bukowski vor. Oder die Leistung steigern, wie Luca fragt.

Drei Stellschrauben und ein Ziel

Leistung, Frequenz und Vorschub – das sind die drei Stellschrauben, an denen die Lasertechniker drehen, um möglichst viel Leistung pro Fläche auf ihr Werkstück zu bringen. Und noch etwas haben die Schüler beim Besuch des iLAS mitbekommen: Das hier ist echte Forschung und sie sind mittendrin. So gibt es keine vorgefertigten Versuchsaufbauten, x-mal erprobt und längst in Schulbüchern vergilbt. Nein, hier legen die Schüler selbst Hand an und nicht immer ist das Ergebnis wie erwartet, selbst wenn man sich an den gedruckten Versuchsaufbau hält.

Masterplan mit Tücken

So hat die Schülergruppe bei ihrem ersten Versuch am CO2-Laser eine Papieroberfläche nach Masterplan festgeschraubt, den vorgegebenen Millimeterabstand zum Scanner berechnet und nach einigen Mühen auch den Staubsauger angebaut, um Emissionen fernzuhalten. Aber als der Laser das Papier belichtet und es damit verdampft, entsteht kein sauberer Schnitt, sondern eine hässliche braune Stelle. „Da ist ja nur die erste Schicht verbrannt, dann müssen wir eine höhere Leistung nehmen“, meint Annchristin. Man könnte auch das Papier vier Millimeter tiefer setzen, schlägt Manuel vor.

Schicht für Schicht

Aber es hilft nichts. Bis die zweite Schülergruppe mit Sofia, Michaela, Kim-Noah und Dominik saubere und sogar kreisrunde Scherenschnitte auf Papier zaubert, muss erst ein neuer Versuchsaufbau her: „Offenbar haben wir es hier mit einer anderen Brennweite in dem Scanner zu tun“, erklärt Marten Canisius das Problem. Der Maschinenbauer promoviert im iLAS in der Laserfertigungstechnik und führt die Schüler zum Abschluss des Vormittags in jene Räume, in denen anspruchsvolle Bauteile aus Kunststoff gefertigt werden. Dafür wird Kunststoffpulver durch Laserstrahlung Schicht für Schicht verfestigt, wie Canisius erläutert.

Faszination Laser

Dominik greift zu einem Katapult, das komplett aus Polyamid geschichtet und gelasert wurde: „Oh, darf ich das behalten?“ Ein schönes Spielzeug für die Jungs, findet Annchristin. Aber auch die 17-Jährige ist von der Laserwelt fasziniert: „Ich hätte das niemals gedacht, was mit dem Laser alles möglich ist“, sagt sie am Ende der Führung. Die künstliche Hüfte, der Schiffsrumpf oder die Namensinschrift in Metall. „Hier gewesen zu sein und das gesehen zu haben, das kann einem niemand mehr nehmen.“

Griff zu den Sternen

Im Gegenteil: den Physikprofilschülern der Sophie-Barat-Schule wird noch viel mehr gegeben. Im Rahmen ihrer ersten Theorieeinführung am iLAS erhielten sie bereits eine Aufgabe: „Wir sollten eine Figur oder ein Muster am Computer entwerfen, berechnen und die Vorgehensweise vorgeben“, sagt Adella. „Ich habe einen Kreis mit Sternen außen herum entworfen.“ Damit Adellas Sterne nicht vom Himmel fallen, muss sich die Schülerin Gedanken machen, welcher Schnitt an welcher Stelle kommt. Das Ergebnis erhalten die Schüler bei ihrer Abschlusspräsentation im am iLAS in zwei Wochen. Dann zeigen sie, was sie alles in Sachen Lasertechnik gelernt haben – und das wird hoffentlich in jedem Fall ein nachhaltiges Erinnerungsstück.