Garching位于慕尼黑附近，马克斯•普朗克量子光学研究所（MPQ）设于此地，这家研究所最初为马克斯•普朗克等离子体物理研究所于1976年所设立的项目小组。五年后，成为一家独立的研究所。此研究所设有四个部门，分别研究激光和量子物理的不同领域，自成立起，MPQ的研究领域始终围绕光与量子系统的相互作用。各部门的研究领域都涉及极低温度下的量子物质，量子光学和阿秒物理学的基本原理。研究的重点还包括单个量子粒子和信息的实验。各个实验室都使用复杂、精密的实验设备，研究所自己的机加工车间为这些设备的制造提供支持。15名专职员工在DMG MORI机床上加工形状复杂的精密部件。车间中的机床包括DMU 40、DMU 50和DMU 65 monoBLOCK5轴联动加工中心，还有一台CLX 450车削中心。

图1  马克斯•普朗克量子光学研究所车间经理Michael Rogg

两项诺贝尔物理学奖

马克斯•普朗克量子光学研究所的研究方向致力于帮助物理学家更深入地了解微观世界。他们开创性的研究成果已使该所两次荣获诺贝尔物理学奖，第一次在2005年，获奖者是Theodor W. Hänsch教授，以表彰他在激光精密光谱学的突出贡献。这项技术可确定原子和分子发光的颜色且精度极高。用此技术可将频率测量的误差减小到几百万分之一赫兹。

Theodor W. Hänsch教授供职于马克斯•普朗克量子光学研究所（MPQ）的激光光谱荣誉小组，研究领域是氢及其类似元素的精密激光光谱。

2023年，诺贝尔奖授予Ferenc Krausz教授。20世纪初，他和他的团队成功分离单个X射线脉冲，其持续时间仅650 as。一阿秒相当于十亿分之一秒。这相当于一秒与宇宙年龄之比。电子之间或电子与物质中光的相互作用也发生在这个难以想象的微小时间尺度上。因此，曝光时间必须极短，才能实时观察或控制原子级的电子。这就是阿秒物理学“用武之地”。Ferenc Krausz教授看到阿秒物理学在医学领域大有用武之地。电子运动是生物系统的关键。在这项研究中，科学家正在开发由飞秒激光驱动的红外光、X射线和粒子源，将其用于癌症的早期诊断和治疗。

图2  入门级5轴联动加工中心

5轴联动加工复杂精密工件

MPQ高水准的科研也体现在他们自己的车间上。Michael Rogg于1986年开始供职于该研究所，担任机加工车间经理已13年，他表示：“我们实验室需要用非常特殊、非常高精度的光学仪器进行实验。工程师根据科研人员的技术要求设计光学仪器零件，我们负责加工并满足质量和精度要求。”

为此，我们的机加工车间装备了DMG MORI的现代化5轴联动加工中心。2023年12月引进的机床是DMU 40。Michael Rogg表示：“这款机床工作稳定/冷却充分，可精密加工复杂几何形状”。

图3  马克斯·普朗克研究所信赖DMG MORI的5轴加工中心精度,用其加工精密光学仪器的零件。这里不仅有DMU 40铣削加工中心,还有DMU 50和DMU 65 monoBLOCK铣削加工中心

 一方面是工件形状复杂和精度要求高，另一方面是多样化的材料，这是MPQ机加工车间加工任务的特点。Michael Rogg介绍了材料的多样性，他表示：“许多实验需要在真空中进行，常用材料是不锈钢，也使用其他材料，例如铝、铜合金或特种塑性材料，每种材料各有特点。”挑战在于，在加工过程中需要考虑不同材料特性。

另一项挑战是各个加工策略。大多数小工件都极为细小敏感，因此需要尽可能小的加工力。

Michael Rogg谈到个别情况时的公差，其要求极高达数微米：“即使使用螺纹刀，也可导致不希望的变形。”因此，仅在DMU 65 monoBLOCK加工中心上铣削加工M1螺纹，而非切削。

图4  马克斯·普朗克研究所开发制造精密实验设备,进行激光和量子物理领域的科学研究。在零件加工中,部分零件需要在研究所自己加工车间的高精度5轴加工中心上加工

专业人员积极主动学习

操作者负责零件生产的全过程，从编程到最终质量控制。有关高素质人才的迫切需求，Michael Rogg介绍说：“我们不同于工业生产，创利能力不是科学研究的第一位要求。第一重要的是达到理想的结果。也就是说，我们特别需要主动的专业员工和愿意学习的年轻人。”

机械加工领域的长期合作伙伴

DMG MORI培训学院与科研机构、大学和职业学校合作，为加工车间配套。DMG MORI培训学院熟悉加工车间要求，了解其与工业生产的差异。对于MPQ，Michael Rogg回顾了多年来与DMG MORI培训学院的紧密合作：“几十年来，我们一直使用DMG MORI的数控技术。有新采购需求时，我们总能在DMG MORI的产品线中找到恰当的制造解决方案，充分满足我们的严格要求。