Einsatz von blauen Lasern in der Industrie
Innerhalb von drei Jahren konnte in Verbindung mit der Fördermaßnahme Effiziente Hochleistungs-Laserstrahlquellen (EffiLAS) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) erstmals ein blauer Kilowatt-Diodenlaser 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 Resultate. 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 weitere Anwendungsbereiche in naher Zukunft erwartet – wodurch die Fortführung der rasanten Technologieinnovation bei Hochleistungsdiodenlasern für die industrielle Produktion im neuen Wellenlängenbereich gestartet wird.
Hybrid Laser Prozess: Blue + NIR
Die Kombination der blauen Laserstrahlung des LDMblue mit einem 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.
Erfahren Sie mehr über das Hybrid Konzept in unserem Journal Beitrag über das Schweißen von Kupferbauteilen
