Todo comenzó en mayo de 1960, con un punto rojo brillante. En un laboratorio de Malibú, el físico e ingeniero eléctrico Dr. Theodore H. Maiman estaba experimentando con un rubí sintético de varios centímetros de largo. Este cristal en forma de varilla tenía un espejo plateado en cada extremo y estaba rodeado por una lámpara de xenón helicoidal. La luz intensa de esta lámpara hizo que la varilla brillara de color rosa, excitando físicamente los átomos en el cristal. Un pulso de luz rebotaba y latía entre los espejos, dejando el rosa rubí como un rayo de luz rojo brillante. Fue el primer rayo láser documentado oficialmente.

En sus memorias, 'Cómo sucedió el láser', el premio Nobel Charles Townes, otro pionero del láser, relata cómo la imaginación de los militares fue disparada desde el principio por el potencial destructivo del láser. Se habló de rayos mortales y de disparos de cohetes en el espacio. Su cuñado y co-inventor, Arthur Schawlow, alentó esta idea al demostrar públicamente cómo se podía usar un láser para derribar globos de fiesta.

Tales ideas llevaron rápidamente a una expansión masiva de la investigación y el desarrollo, tanto en Oriente como en Occidente. Estados Unidos pensó que los láseres podrían ser "el mayor avance en el campo de las armas desde la bomba atómica" y puso millones de dólares en investigación a partir de 1960. En Alemania, los presupuestos eran mucho más pequeños, pero también aquí el Ministerio Federal de Defensa pronto había el apoyo de la industria, en forma de empresas como Leitz y Telefunken. Sin embargo, pronto quedó claro que el uso principal del láser estaba en las áreas de medición y topografía. El desarrollo de 'rayos de la muerte' para derribar cohetes nunca pasó de la fase de prueba.

Entre los primeros que se sentaron a la mesa se encontraban, por supuesto, empresas consolidadas de la industria óptica. A principios de la década de 1960, tanto Carl Zeiss de Oberkochen en la antigua Alemania Occidental como VEB Carl Zeiss de Jena en la antigua Alemania Oriental comenzaron actividades de desarrollo, en parte a sus expensas. En 1962, el primer láser estaba en funcionamiento en Oberkochen, VEB Carl Zeiss presentó un primer modelo de laboratorio de un telémetro láser en 1965.

El trabajo en proyectos militares pronto estuvo acompañado de aplicaciones civiles, especialmente en Alemania. Ya a mediados de la década de 1960, la Academia de Arquitectura de la antigua República Democrática Alemana (Bauakademie der DDR) había introducido el uso de láseres de construcción, alrededor de 20 en total, con el propósito de realizar levantamientos topográficos y topográficos de alta precisión. en la construcción de, por ejemplo, torres de televisión.

Zeiss en Oberkochen desarrolló láseres de estado sólido de conmutación q con una potencia máxima de salida en el rango de los megavatios. Aunque no eran adecuados para el procesamiento de materiales, eran más que adecuados para fines de medición y estudio.

Por casualidad del destino, fue un ingeniero de precisión quien allanó el camino para la primera aplicación industrial. El Dr. Paul Seiler, entonces un joven ingeniero de laboratorio, tenía las manos libres con el Dr. Siegfried Panzer, jefe del laboratorio de alta frecuencia, para trabajar en tecnología láser. "Después de experimentos exploratorios con microscopios ópticos, construimos un aparato con especificaciones de laboratorio", recuerda Seiler, que ahora tiene 82 años. "Estábamos en territorio inexplorado, no sólo la tecnología láser era nueva, sino también la óptica y la fuente de alimentación de descarga del condensador". Pero el trabajo valió la pena, ya que Zeiss pudo vender el dispositivo de laboratorio a, por ejemplo, el fabricante de bombillas Osram, que lo utilizó para perforar placas de dibujo de diamantes.

Para Seiler, el paso decisivo llegó con otro cliente, Carl Haas de Schramberg en el suroeste de Alemania. El especialista en ingeniería de precisión buscaba un proceso de soldadura para sujetar el resorte de pelo al volante de los relojes mecánicos. Seiler desarrolló un sistema de laboratorio que funcionó tan bien en las pruebas de soldadura que Haas le ofreció un trabajo. Eso fue en 1971. Seiler sintió que estaba abriendo un surco solitario en Zeiss, por lo que se mudó a Haas en Schramberg, donde él y un pequeño equipo desarrollaron un láser de estado sólido adecuado para fines industriales. Este láser luego reemplazó el proceso tradicional de pegar los resortes, que tomó diez veces más tiempo. El último avance para Seiler y su equipo se produjo a fines de la década de 1970, cuando la tecnología láser abrió el camino para la producción automatizada de soldaduras para tubos de rayos catódicos en la televisión en color recientemente desarrollada. Más tarde, Seiler fue nombrado director general de la entonces independiente Haas Laser GmbH, que pasó a formar parte del Grupo Trumpf en 1992.

En Trumpf, la tecnología láser fue el foco de un joven gerente, Berthold Leibinger. Inicialmente, ingeniero de diseño en Trumpf y luego, a partir de 1966, director técnico, voló a los EE. UU. En 1978 y visitó varios fabricantes de láser. Nada de lo que vio era adecuado para la industria, pero compró su primer láser de CO2. Al final de un año de intenso trabajo de desarrollo, presentó su primera máquina de corte por láser industrial.

Los ingenieros estaban intrigados por las diferencias entre los láseres de gas y de estado sólido. “El láser de CO2 fue en realidad el primer láser capaz de entregar una salida de alta potencia en operación de onda continua”, explica Christian Schmitz, director ejecutivo de tecnología láser de Trumpf, “mientras que el láser de estado sólido tenía una salida de alta potencia en operación de pulso, que lo hizo ideal para aplicar soldadura por puntos en componentes electrónicos ”. Pero durante los próximos 20 años, cortar y soldar piezas de chapa de metal seguiría siendo un dominio privado del láser de CO2. Solo a principios del nuevo siglo, con el desarrollo de láseres de diodo cada vez más eficientes, la tecnología de estado sólido tuvo su avance.

La década de 1980 trajo una nueva generación de científicos y una gran cantidad de nuevos institutos de investigación. Uno de estos siguientes investigadores fue Reinhart Poprawe. Inspirado por un recorrido por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, pasó a estudiar y completar un doctorado con el profesor Gerd Herziger en la Universidad Técnica de Darmstadt. En 1985, él y Herziger fundaron el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT en Aquisgrán. En ese momento, Poprawe era director gerente de Thyssen Laser Technik GmbH, que se estaba haciendo un nombre con el desarrollo de las primeras máquinas de corte por láser a escala industrial para planchas pesadas y la próxima generación de planchas personalizadas para la industria automotriz. Sin embargo, después de un par de años, se convirtió en director de Fraunhofer ILT.

En Fraunhofer ILT, Poprawe pudo presenciar cómo la tecnología láser, en variaciones siempre nuevas, se estableció progresivamente en la industria manufacturera. Mirando hacia atrás, destaca algunos aspectos destacados: el desarrollo del láser de pulso ultracorto, el láser InnoSlab y, por último, pero no menos importante, el concepto de "luz a medida", una tecnología láser que proporciona una luz perfectamente adaptada a las aplicaciones. individual.

Tras la euforia de los primeros años, la tecnología láser tuvo que demostrar que podía superar a los procesos convencionales en términos de calidad y coste. El advenimiento de la fabricación aditiva de piezas metálicas proporciona un buen ejemplo de cómo las tecnologías rivales lucharon por la supremacía. Según Schmitz, Trumpf "participó en la invención" de esta tecnología. Fue en 2004/05 cuando Trumpf lanzó sus primeras máquinas de deposición de metales por láser (LMD). "Casi al mismo tiempo, llegaron al mercado las primeras fresadoras de cinco ejes realmente rápidas", recuerda Schmitz. “Y con la fabricación aditiva, las piezas siempre necesitaban un poco de acabado. Entonces, la gente pensó que era mejor fresarlos a partir de una sola pieza de material. "A medida que continuaba el desarrollo del LMD, Trumpf interrumpió su trabajo en la fusión de metales con láser (LMF). La producción de Trumaform, la primera máquina LMF de Trumpf, se interrumpió y solo se reinició de nuevo en 2013/14, en cooperación con la empresa italiana Sisma.

Luego se desarrolló una nueva idea en Aquisgrán que cambiaría las cosas: la deposición extrema de material por láser de alta velocidad, un proceso también conocido por el acrónimo alemán EHLA. Fue desarrollado y patentado en Fraunhofer ILT en cooperación con la Cátedra de Producción de Aditivos Digitales (DAP) de la Universidad RWTH Aachen. Esto aumentó la velocidad de deposición de 2 metros, como máximo, a varios cientos de metros por minuto. Tras una estrecha colaboración con la empresa de ingeniería holandesa Hornet Laser Cladding y ACunity, una empresa derivada de Fraunhofer ILT, se lanzó la tecnología EHLA para la producción industrial en todo el mundo. El pionero del láser Trumpf también quedó impresionado por las rápidas velocidades de recubrimiento que permite la tecnología EHLA y en 2017 comenzó la producción de su exitosa gama de máquinas TruLaser Cell EHLA para procesar componentes de diferentes tamaños. Actualmente, la idea se está extendiendo a procesos 3D reales.

Después de 20 años de altibajos, los procesos de fabricación aditiva basados ​​en láser finalmente han logrado el avance del mercado.

Una de las razones del éxito de la tecnología láser, especialmente en Alemania, ha sido la estrecha cooperación entre la industria y la investigación. Este no fue automáticamente el caso. De hecho, requirió un gran compromiso de ambas partes, tanto de las empresas como de las universidades. Esto llevó a la creación, con el apoyo de los gobiernos federal y estatal, de una serie de nuevos institutos a partir de 1977, en Bremen, Aquisgrán, Berlín, Stuttgart y Hannover. Cada uno de estos nuevos institutos tiene su propia historia que contar, como los que se crearon en la otra parte de Alemania en Berlín Oriental, Jena, Dresde o Mittweida. En todos ellos, una fértil combinación de teoría y práctica ha dado lugar a un gran número de empresas en el campo de la tecnología láser.

En este enlace se puede acceder a la segunda parte del trabajo dedicada al futuro de la tecnología láser.

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