blue | Blaue Diodenlaser
Diodenlaser für die Bearbeitung hochreflektierender Metalle wie Kupfer oder Gold in einer neuen Leistungsklasse von bis zu 4 kW Laserleistung
Übersicht Anwendungsfelder
Diodenlaser für die Bearbeitung hochreflektierender Metalle wie Kupfer oder Gold in einer neuen Leistungsklasse von bis zu 4 kW Laserleistung
Übersicht AnwendungsfelderDie geringe Energieabsorption hochreflektierender Metalle wie Kupfer oder Gold im Wellenlängenbereich von 1000 nm stellt eine große Herausforderung für Standard-IR-Laser dar. Die erforderlichen hohen Ausgangsintensitäten führen zu Prozessen, die häufig durch turbulente Schmelzbäder und Spritzerbildung gekennzeichnet sind. Diese Faktoren sind bei der Bearbeitung von elektrischen Bauteilen kritisch.
Die blaue Hochleistungsdiodenlaser-Serie von Laserline optimiert die Bearbeitung von Kupfer, Gold und deren Legierungen in vielfältiger Weise. Mit etwa 445 nm Wellenlänge sind sie die idealen Strahlquellen für die Laserbearbeitung von hochreflektierenden Metallen. Die mehrfach höhere Absorption ermöglicht deutlich geringere Intensitäten und größere Laserspots. Blaue Diodenlaser erreichen einen ruhigen, stabilen und einfachen Prozess, der zu einem reproduzierbaren Ergebnis ohne Spritzerbildung führt.
In den vergangenen zwei Jahren hat das Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg umfangreiche Schweißversuche durchgeführt, um das Verhalten der Schmelzbadbedingungen zu veranschaulichen. Mit Hilfe von Hochfrequenz-Röntgenstrahlen wurde der Querschnitt des Schmelzbades sichtbar gemacht, was unschätzbare Einblicke in den Schweißprozess und die Dynamik des Schmelzbades ermöglicht.
Laserleistung und Vorschub identisch
Die Ergebnisse unterstreichen die hervorragende Leistung unseres blauen Diodenlasers, der stabile Schmelzbäder ohne Turbulenzen oder Porenbildung bei gleichbleibender Schweißtiefe aufweist. Im Gegensatz dazu errichen Infrarotlaser, die kleinere Spots für die Einkopplung in Kupferoberflächen benötigen, eine geringere Einschschweißtiefe, begleitet von unruhigem Schmelzbad und Porenbildung.
Verfügbar als Stand-alone-Geräte (LDF) oder als 19"-Rack-Laser (LDM), geeignet für die direkte Integration. Mehr technische Spezifikationen
Der blaue Diodenlaser revolutioniert die Verarbeitung von Kupfer, Gold und anderen hochreflektierenden Metallen in mehrfacher Hinsicht. Die direkte Erzeugung von bis zu 4 kW cw blauem Laserlicht aus der Diode im 445-nm-Wellenlängenbereich ist einzigartig für Industrielaser und vermeidet den Umweg über komplexe und ineffiziente Wellenlängenumwandlungen. Gleichzeitig wird die Absorption und damit die Prozesseffizienz im Vergleich zu IR-Lasern um ein Vielfaches erhöht. Blaue Diodenlaser sind die effizientesten Multikilowattlaser im sichtbaren Wellenlängenbereich. Die präzise steuerbare und insbesondere kontinuierliche Energiedeposition des Diodenlasers ermöglicht eine bisher unerreichte Stabilität des Schmelzbades. Dies eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten, wie beispielsweise das Wärmeleitungsschweißen dünner Kupferkomponenten oder spritzerfreies Tiefschweißen von elektrischen Kontakten.
| Max. Laserleistung* | 400 W | 800 W | 1.800 W | 2.000 W | 1.500 W | 3.000 W | 4.000 W | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Strahlqualität | 20 mm.mrad | 20 mm.mrad | 30 mm.mrad | 60 mm.mrad | 20 mm.mrad | 30 mm.mrad | 30 mm.mrad | ||||
| Andere Laserleistungen und prozessangepasste Strahlqualitäten verfügbar | |||||||||||
| Lichtleitkabel | 400 µm [NA 0,1] | 400 µm [NA 0,1] | 600 µm [NA 0,1] | 600 µm [NA 0,2] | 400 µm [NA 0,1] | 600 µm [NA 0,1] | 600 µm [NA 0,1] | ||||
| Faserlänge | Faserlängen von bis zu 20 m | ||||||||||
| Wellenlängenbereich | 445 nm ± 20 nm | ||||||||||
| Produktserie | LDMblue | LDFblue | |||||||||
*Leistungsangabe bei Faserlänge 5 m.
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Die Kombination der blauen Laserstrahlung des LDMblue mit einem High Power Laser im infraroten Wellenlängenbereich, führt zu sehr stabilen und nahezu spritzerfreien Tiefschweissprozessen. Der blaue Laser stabilisiert den Prozess auch bei tiefen Einschweissungen. Der NIR Laser liefert die zusätzliche Energie. Laserline hat hierfür spezielle Hybridoptiken entwickelt, die den blauen und den NIR Laserstrahl zusammenführen.
2018 waren erstmals blaue Diodenlaser verfügbar. Innerhalb von drei Jahren konnte in Verbindung mit der Fördermaßnahme Effiziente Hochleistungs-Laserstrahlquellen (EffiLAS) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) ein blauer Hochleistungslaser gebaut und für die Materialbearbeitung optimiert werden. Die weltweit einzigartige Entwicklung ermöglicht ein neues Segment in der Lasertechnik: Die Bearbeitung von Materialien mit Laserstrahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich.
In vielen industriellen Anwendungen erzielen Infrarotlaser exzellente Ergebnisse. Für die Bearbeitung von Buntmetallen, insbesondere Kupfer, ist die Infrarotstrahlung allerdings schlechter geeignet. Ein wesentlicher Grund ist die bei Buntmetallen sehr geringe Absorption von Laserstrahlung in diesem Wellenlängenbereich. Dadurch laufen Schweißprozesse oft instabil und entstehende Schweißfehler in der Produktion führen zu Ausschuss. Um eine hohe Absorption zu erzielen, ist die Verwendung der kurzen Wellenlängen von blauem Licht mit 450 nm ideal. Die vielfach höhere Absorption ermöglicht qualitativ hochwertige und gleichmäßige Schweißergebnisse bei der Laserbearbeitung von Kupfer. Mit der Verfügbarkeit der blauen Laserstrahlung entstehen neue Anwendungsmöglichkeiten für die Laserbearbeitung von Buntmetallen wie Kupfer oder Gold, aber auch für das Fügen verschiedener Metalle. Speziell im Bereich der regenerativen Energien und der alternativen Antriebe liegt ein neues Potenzial für den Einsatz von blauen Lasern in der Produktion. So werden bei der Herstellung von Elektroautos rund acht Kilogramm mehr Kupfer verarbeitet als bei Pkw mit Verbrennungsmotor. Ein kleiner Wert, der aber in der Summe ein weites Feld von Einsatzmöglichkeiten für blaue Laser bietet. Beispielsweise werden bei der Herstellung von Batterien zehn Mikrometer dünne Kupferteile zusammengefügt oder auch mit anderen Metallen verbunden. Dies wird durch den Einsatz von Hochleistungsdiodenlasern mit blauem Lichtspektrum erstmals möglich.
Deutlich mehr Kupfer wird bei der Herstellung von Windkraftanlagen benötigt. Bei großen Offshore-Windrädern werden bis zu 30 Tonnen Kupfer verbaut - auch hier ist der Einsatz des Lasers in Zukunft denkbar. Durch die hohe Nahtqualität eignet sich das Verfahren zudem außerordentlich gut für Anwendungen in der Elektrotechnik - speziell bei der Herstellung von Komponenten in der Leistungselektronik, bei denen die Fügestellen besonders temperaturbeständig sein müssen.
Über die Elektronikanwendungen hinaus, ermöglicht der blaue Laser durch die neue Wellenlänge auch die Bearbeitung von Gold, wodurch neue Anwendungen in der Schmuckherstellung realisierbar sind. Mit fortschreitender technischer Entwicklung wird die Erschließung zahlreicher weiterer Anwendungsbereiche in naher Zukunft erwartet - wodurch die Fortführung der rasanten Technologieinnovation bei Hochleistungsdiodenlasern für die industrielle Produktion im neuen Wellenlängenbereich gestartet wird.
