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Coherent Deutschland GmbH        Dienstag, 24. Mai 2016    19:33 MEZ    Home    Sitemap 
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Hochleistungs-Faserlaser zum Schneiden und Schweißen von Metallblechen

Die nächste Generation von multi kW Faserlasern setzt auf eine modulare Architektur und gewährleistet damit hervorragende Wartungsmöglichkeiten vor Ort sowie die Möglichkeit zur Bearbeitung reflektierender Materialien ohne Rückreflektionsproblematik.

Im den letzten Jahren haben sich Faserlaser als Werkzeug für das Schneiden und Schweißen von Metallen etabliert. Jedoch können herkömmliche bei der Bearbeitung von hochgradig reflektierenden Materialien wie Kupfer und Messing durch Rückreflektionen beschädigt werden. Zudem konnte die erste Generation von Faserlasern nicht vor Ort repariert und gewartet werden – sie mussten dazu zum Hersteller zurück gesendet werden. Mit der Einführung der neuen Laserproduktlinie Highlight FL von Coherent, dem weltweit größten Laserhersteller für Industrie, Medizin und Wissenschaft, hat dieses Dilemma ein Ende. Durch den Einsatz einer patentierten, modularen Architektur können die Laser durch Rückreflektionen nicht mehr beschädigt werden und lassen sich vor Ort warten und reparieren.

Entdecken Sie die neue Faserlaser-Familie:

Faserlaser sind eine Art Festkörpermaterial, das durch Laserdioden optisch gepumpt wird. Da ein einzelner Laserdioden-Emitter durch thermische und andere Faktoren auf eine Leistung von einigen Watt beschränkt ist, wird ein typischer Hochleistungs-Faserlaser von mehreren Emittern gepumpt. Der Output jedes einzelnen Emitters ist sehr divergent und die Herausforderung besteht darin diese so in eine Faser einzukoppeln, dass weder die Eintrittsfacette der Faser noch die Diode selbst durch Rückreflektionen beschädigt wird.

Coherent hat den HighLight 1000FL, einen Faserlaser der nächsten Generation entwickelt, der auf einer modularen und flexiblen Architektur basiert.
Mit der Einführung einer austauschbaren Transportfaser ist die Möglichkeit einer Vor-Ort-Wartung und/oder –Reparatur gegeben. Im Produktionsumfeld werden Faserlaser oft mit Schmutz und extremer mechanischer Beanspruchung konfrontiert. Wird eine Transportfaser dabei beschädigt, so musste oftmals der komplette Laser zur Reparatur eingeschickt werden. Bei dem neuen modularen System kann die Transportfaser innerhalb von Minuten ausgetauscht werden. Auch ein Wechsel der Faser auf einen anderen Kerndurchmesser, beispielsweise beim Wechsel auf eine andere Anwendung, kann in wenigen Minuten erfolgen. Auch andere modulare Komponenten wie der Pumpdioden-Barren und die aktive Faser können  - wenn nötig - vor Ort getauscht werden.

Ein zweiter Vorteil ist die Immunität der Laser gegenüber Rückreflektionen. Eine Bearbeitung von Kupfer und Messing ist problemlos möglich und es ergibt sich dadurch ausdrücklich keine Einschränkung der Herstellergarantie. Der Grund ist, dass es schlichtweg keine Faser Splices mehr gibt, die beschädigt werden könnten. Ebenso sorgt die Geometrie der Strahlkopplung dafür, dass die Rückreflektionen den Laser-Barren gar nicht erst erreichen können. Als Beweis haben wir intensive Testreihen in den Laboratorien von Coherent durchgeführt, in denen wir z.B.  Schweißen von Aluminium und/oder mehrfach wiederholtes Perforieren von Kupfer ausserhalb des Fokus durchgeführt haben. Keiner der Tests hatte einen negativen Effekt auf die Lebensdauer des Lasers.

Durch den Zugang zur Freistrahloptik ergibt sich ein dritter Vorteil, nämlich die Möglichkeit den Laser individuell an die Anforderungen des Kunden bzw. der Applikation anzupassen. In naher Zukunft wird jeder Kunde sein eigenes Paket bestehend aus low cost time sharing & switching, internen Shuttern und integrierter Leistungsmessung spezifizieren können.

Einige Daten aus der Metallbearbeitung

In der Materialbearbeitung ist eine höhere Leistung gleichbedeutend mit höherem Durchsatz und/oder der Möglichkeit dickere Metallbleche zu bearbeiten. Um das im Falle der Kilowatt-Faserlaser zu quantifizieren zeigen wir Ihnen einige Bearbeitungsdaten aus dem Applikationslabor von Coherent.

Schneiden von Edel- und Baustahl - Bild 2 zeigt Bearbeitungsdaten aus zwei Messreihen: das Schneiden von Baustahl mit Sauerstoff und das von Edelstahl mit Stickstoff als Prozessgas. Beide Diagramme zeigen wie schnell beide Materialien mit dem neuen Kilowatt-Laser geschnitten werden können. So kann beispielsweise das Schneiden von Edelstahl mit einer Stärke von 1 mm mit einer Geschwindigkeit von über 175 mm/s (entspricht 10 m/min) erfolgen. Selbst Baustahl mit einer Stärke von 6 mm kann mit über 30mm/s (entspricht 1,8 m/min) geschnitten werden. Die jeweiligen Abbildungen zeigen Mikroskop-Aufnahmen typischer Schnittkanten. Sie zeigen wie wenig Nachbearbeitung nötig ist. Bei beiden Materialien liegt die gemittelte Rautiefe (Ra) der Oberflächen knapp über 2 µm.

Material: Baustahl
Faserdurchmesser: 100 µm
Gas: Sauerstoff (1-5 bar)
Düsendurchmesser: 1.5 mm
Abstand der Spitze: 1.25 mm

Zusammenfassend kann man sagen, dass Faserlaser generell hervorragende Werkzeuge für das Schweißen und Schneiden von dünnen Metallblechen sind. Frühere Faserlaser hatten jedoch den Nachteil, dass sie nicht vor Ort gewartet und repariert werden konnten. Sie mussten eingeschickt werden, was mit sehr großen Ausfallzeiten verbunden war und die effektiven Betriebskosten in die Höhe trieb. Erfreulicherweise ist jetzt komplett andere Generation von Faserlasern erhältlich, welche sogar die Bearbeitung von 6mm starken Blechen ermöglicht. Das modulare Design erlaubt einen vor Ort Service was die Ausfallzeiten extrem reduziert.

Coherent Inc. wurde 1966 gegründet und ist Weltmarktführer für Laser und laserbasierende Lösungen in Industrie und Wissenschaft. Mit seinen Kernprinzipien stets hohe Zuverlässigkeit und Leistung zu liefern, stellt Coherent mit Produkten die Industrie und Wissenschaft weiterbringen bei weitem das umfangreichste Lasertechnologie-Portfolio zur Verfügung. Vom Metallschweißen bis zur Solarzellenherstellung, von den Biowissenschaften bis zur Hochenergiephysik – unsere Bandbreite an Produkten gibt unserer weltweiten Kundschaft einen klaren Vorteil bei ihrer Suche nach bahnbrechenden Neuerungen in der Entwicklung von innovativen Applikationen.



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