In der industriellen Fertigung des Werkzeug- und Formenbaus, des Maschinenbaus, der Automobilindustrie, der Medizintechnik und auch der Pharmaindustrie ist das Polieren von metallischen Werkstücken der notwendig letzte Fertigungsschritt: Glatte Oberflächen reduzieren Reibung, verhindern Verschmutzungen und vermindern die Haftung oder das Aufwachsen von Mikroorganismen. Bis dato konnte dieser abschließende Arbeitsgang nur bei sehr einfach aufgebauten Werkstücken maschinell durchgeführt werden. Bei komplexen 3D-Geometrien musste manuell mit hohem Kosten- und Zeitaufwand (bis zu 30 min/cm2) poliert werden. Mit der Folge, dass vielfach dieser Arbeitsschritt, manchmal auch der gesamte Form- und Werkzeugbau in Länder mit einem niedrigeren Lohnniveau verlagert wurde.

Einen neuen Ansatz, um polierte metallische Oberflächen automatisiert herzustellen, bietet das von Edgar Willenborg entwickelte Laserstrahlpolieren. Dabei wird mit Laserstrahlung eine dünne Randschicht (< 0,1 mm) der zu polierenden Oberfläche erhitzt und geschmolzen. Aufgrund der Grenzflächenspannung des flüssigen Metalls glättet sich die Oberfläche ohne mechanisches Zutun. Durch das Wirkprinzip des Umschmelzens setzt sich das Laserstrahlpolieren von den konventionellen abtragenden Schleif- und Polierverfahren ab. Denn so entstehen Oberflächen, die frei von Schleifriefen und Kratzern sind und somit z.B. Verschmutzungen oder Bakterien nur geringe Anhaftungsmöglichkeiten bieten. Dieses innovative Verfahren ermöglicht es, die Rauheit der Oberflächen um einen Faktor von bis zu 20 zu reduzieren. Zum Vergleich: Die wenigen, bisher vorliegenden Arbeiten, die sich mit der Laserpolierung von Metallen beschäftigt haben, führten lediglich zu einem Faktor 2 bis 3.

Die Laserstrahlpolierung bietet gegenüber dem Polieren von Hand viele Vorteile: sie ist schneller, kostengünstiger und es gibt keine Umweltbelastung durch Schleif- und Polierabfälle. Auch genarbte und strukturierte Oberflächen können uneingeschränkt poliert werden, die gewünschte Oberflächenrauheit kann mit großer örtlicher Präzision eingestellt werden. Letzteres erlaubt es etwa im Produktdesign, gezielt verschiedene Rauheiten als Designelemente einzusetzen.

Auf Basis dieser grundlegenden Arbeit wird derzeit am Fraunhofer-Institut zusammen mit Partnern aus der Industrie eine Werkzeugmaschine zum Laserstrahlpolieren für die industrielle Produktion entwickelt. Hiermit und mit der Erteilung des Patentes im Frühjahr 2005 auf das Verfahren Laserstrahlpolieren sind die Voraussetzungen für die wissenschaftlich wie wirtschaftlich erfolgreiche Weiterentwicklung und die Umsetzung des Verfahrens in die industrielle Fertigung gegeben.

Für die Entwicklung verfahrenstechnischer, werkstoffkundlicher und anlagetechnischer Grundlagen des neuen Verfahrens wurde Dr. Edgar Willenborg vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik, Aachen, mit dem vom Industrie-Club Düsseldorf gestifteten Wissenschaftspreis 2006 ausgezeichnet.