του Κώστα Τσαούση
Το Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) που έχει την έδρα του στην περιοχή του Ηρακλείου της Κρήτης είναι ένας από τους 12 εταίρους μιας μεγάλης ευρωπαϊκής κοινοπραξίας με στόχο την προώθηση μιας νέας ερευνητικής συνεργασίας για τη δημιουργία των ισχυρότερων λέιζερ υπερβραχέων παλμών στη βιομηχανία.
Σε ένα ενημερωτικό σημείωμα του ΙΤΕ σχετικά με το ερευνητικό πρόγραμμα διαβάζουμε: « Τα λέιζερ έχουν γίνει μέρος της καθημερινότητας, από τα laser pointers μέχρι τα χαραγμένα με λέιζερ κινητά τηλέφωνα και τα αντικείμενα μαζικής παραγωγής σε κάθε σχήμα, μέγεθος και υλικό. Τα λέιζερ έχουν πλέον τόση ισχύ που έχουν τη δυνατότητα να κόψουν και να συγκολλήσουν παχύ χάλυβα όπως αυτός που χρησιμοποιείται στη βαριά βιομηχανία.
Η χρήση παλμικών λέιζερ προσφέρει νέες ευκαιρίες στη βιομηχανία των λέιζερ. Τα λέιζερ αυτά, τα οποία είναι γνωστά ως λέιζερ υπερβραχέων παλμών (ultrafast lasers), αντί να εκπέμπουν μια συνεχή ακτίνα φωτός υψηλής ισχύος, η οποία παράγει τεράστια θερμότητα που είναι δύσκολο να ελεγχθεί, παράγουν πολύ μικρές ριπές φωτός σε εξαιρετικά υψηλή ενέργεια, γεγονός που ευνοεί τον έλεγχο της διαδικασίας και παράγει λιγότερη θερμότητα. Οι παλμοί έχουν τόσο μεγάλη ταχύτητα που η διάρκειά τους μετριέται σε femtoseconds (το femtosecond στο δευτερόλεπτο είναι ό,τι το δευτερόλεπτο σε 32 εκ. χρόνια)
Η Ευρώπη οδηγεί τις εξελίξεις στις τεχνολογίες λέιζερ και φωτονικής, και η διατήρηση αυτής της πρωτιάς είναι τόσο σημαντική που το Ευρωπαϊκό ερευνητικό πρόγραμμα Η2020 και η Photonics Public Private Partnership, Photonics 21, ξεκίνησαν μια νέα ερευνητική συνεργασία για τη δημιουργία των ισχυρότερων λέιζερ υπερβραχέων παλμών στη βιομηχανία.
Το ερευνητικό έργο με την ονομασία PULSE, το οποίο πραγματοποίησε την εναρκτήρια συνάντησή του τον Ιανουάριο στο Ερευνητικό Κέντρο Chrysler Fiat στο Τορίνο, είναι μια κοινοπραξία που περιλαμβάνει κορυφαίους βιομηχανικούς και ακαδημαϊκούς ερευνητικούς εταίρους από όλη την Ευρώπη. Στόχος είναι η δημιουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος λέιζερ με μέση ισχύ 2.5kW and 100kW σε ένα μόνο παλμό, η οποία είναι αρκετή για να κόψει τον πιο σκληρό χάλυβα Boron ο οποίος χρησιμοποιείται στην κατασκευή αυτοκινήτων, σε συνδυασμό με τη ρύθμιση να χαράζει καλούπια για τμήματα οχημάτων σε αφάνταστα γρήγορες ταχύτητες και ακρίβεια μικροκλίμακας, και μικροσυγκόλληση ανόμοιων μετάλλων που βρίσκουν εφαρμογή σε ηλιακούς θερμοσυσσωρευτές.
Για την επιτυχή κατασκευή των λέιζερ αυτού του τύπου, θα αναπτυχθούν νέες μέθοδοι για τη διαχείριση τόσο ταχέων και ισχυρών δεσμών, με δυνατότητες που έχουν ήδη επιδειχθεί από την ομάδα εργασίας, και ικανότητα να στοχεύσουν με ακρίβεια τη δέσμη σε ταχύτητες μεγαλύτερες των 5,000 km την ώρα πάνω σε μια επιφάνεια υλικού.
Στα επόμενα 3 χρόνια, τα μέλη της ερευνητικής ομάδας θα επιδείξουν μεθόδους επεξεργασίας υλικών με απίστευτη ταχύτητα και με ελάχιστο θερμικό αντίκτυπο, χρησιμοποιώντας ένα πλήρως αυτοματοποιημένο σύστημα αξιοποιώντας ειδικά προγράμματα και ταχείς υπολογιστές που θα επιτρέψουν πολύ ανταγωνιστικό ψηφιακό σχεδιασμό και ροή παραγωγής.
Τα αποτελέσματα αυτής της κατασκευαστικής μεθόδου θα αλλάξουν τους όρους του παιχνιδιού σε ό,τι αφορά την τεχνολογία κατασκευής όπως την παραγωγή οχημάτων, την συγκόλληση ανόμοιων μετάλλων για εναλλάκτες θερμότητας και την κατασκευή τμημάτων και εργαλείων για αναρίθμητες άλλες εφαρμογές.
Οι κατασκευαστικές εταιρείες είναι ιδιαίτερα θετικές στο να υιοθετήσουν μεθόδους παραγωγής βασισμένες σε λέιζερ χρησιμοποιώντας συστήματα που υποστηρίζουν υψηλή ακρίβεια, ταχύτητα και ευελιξία ενώ είναι ανταγωνιστικά σε ό,τι αφορά το κόστος και αποδοτικά όσον αφορά τη χρήση πόρων. Με την αναμενόμενη βελτίωση στην ποιότητα κατασκευής και την απόδοση εγχάραξης και κοπής, τα λέιζερ αναμένεται να έχουν ευρύ πεδίο εφαρμογών, από την κατασκευή ηλεκτρονικών και ιατρικών συσκευών μέχρι την υφαντουργία, και από την αυτοκινητοβιομηχανία μέχρι τα αγαθά ευρείας κατανάλωσης».
Ως γνωστό το ΙΤΕ, είναι ένα από τα μεγαλύτερα ερευνητικά κέντρα στην Ελλάδα. Αποτελείται από οκτώ Ινστιτούτα σε πέντε πόλεις. Το Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ απασχολεί περίπου 250 άτομα τα οποία κατανέμονται σε 3 τμήματα: Υλικά και Συσκευές, Θεωρητική και Υπολογιστική Φυσική και Χημεία, και Λέιζερ και Εφαρμογές.
Στο συγκεκριμένο πρόγραμμα που έχει προϋπολογισμό μεγαλύτερο από €5 εκ. για περίοδο 4 ετών το ΙΤΕ θα αναπτύξει και θα παρουσιάσει τεχνολογία για νέου τύπου συνδυασμό δεσμών και ειδικής κατασκευής διατάξεις ρύθμισης σχήματος δέσμης με εφαρμογή σε επεξεργασία υλικών χρησιμοποιώντας οπτικά στοιχεία περίθλασης. Η Δρ. Μαρία Φαρσάρη, Διευθύντρια Ερευνών στο Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ δήλωσε: «Πρόκειται για μια διεπιστημονική προσέγγιση η οποία συνδυάζει χημεία, επεξεργασία υλικών λέιζερ και τρισδιάστατες εκτυπώσεις για τη δημιουργία συμπαγών οπτικών στοιχείων για λέιζερ υψηλής ισχύος που θα δημιουργηθεί από την κοινοπραξία του PULSE, για ευρύτερες εφαρμογές φωτονικής».
Στη μεγάλη ευρωπαϊκή κοινοπραξία, εκτός από το ΙΤΕ, συμμετέχουν: το Tampere University από την Φινλανδία ως συντονιστής, το βρετανικό Aston University, η φινλανδική εταιρεία Ampliconyx, η γερμανική LUNOVU, οι ελληνικές Nanotypos και Prime Laser Technology, από την Ιταλία το FIAT Research Centre, ο μη κερδοσκοπικός οργανισμός MODUS Research & Innovation, το δημόσιο γερμανικό Mittweida University of Applied Sciences, η ιταλική εταιρεία Onostampi και η Ceram Optec SIA από την Λεττονία (κομμάτι της γερμανικής Ceram Optec).