Hochleistungsdiodenlaser für die Industrie

Von der Strahlerzeugung zum Werkstück bietet Laserline industrietaugliche Hochleistungsdiodenlaser für die Materialbearbeitung.

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Mit mehr als 4500 Installationen gehören die Hochleistungslaser von Laserline zu den erfolgreichsten Strahlquellen für industrielle Anwendungen im Multi-Kilowattbereich. Modulare Bauweise, hoher Wirkungsgrad und sehr große Zuverlässigkeit bei geringerem Wartungsaufwand schätzen unsere Kunden weltweit.

Der Diodenlaser - Aufbau und Eigenschaften

Diodenlaser erzeugen das Laserlicht in einem als Wafer aufgebauten Halbleiter, der mittels elektrischem Strom mit Energie versorgt wird. Diese Laserdioden genannten Halbleiter werden in unterschiedlichen Konfigurationen eingesetzt. Es gibt sowohl Lösungen in denen einzelne Laserdioden zum Einsatz kommen (Single Emitter), als auch die Montage vieler dieser Laserdioden auf einem sogenannten Barren (Diode Bar). Um aus einer Laserdiode einen Diodenlaser zu machen, werden mehrere Barren übereinander gestapelt (Stacks) und mehrere Stacks optisch kombiniert. So kann die Leistung einer einzelnen Laserdiode zu Hochleistungssystemen skaliert werden. Die Hochleistungsdiodenlaser von Laserline sind nach diesem Prinzip aufgebaut und es werden ausschließlich Barrenverwendet.

Eine  wichtige Kenngröße von Lasern für den industriellen Einsatz ist die Effizienz. Sie beschreibt wieviel der zugeführten Energiein Licht umgewandelt und als Laserstrahl abgegeben wird. Während einige Laser hier nur wenige Prozent der zugeführten Energie in Laserlicht umwandeln,  erreichen Diodenlaser mit bis zu 50% Effizenz (von der Steckdose bis zum Werkstück) den besten bekannten Wert. Dies beruht vor allem darauf, dass die Konversion des elektrischen Stroms in einer Laserdiode bereits annähernd 70% erreicht. Dieser Vorteil ist ein wesentlicher Aspekt für den Siegeszug des Diodenlaser, den er seit über 20 Jahren in der industriellen Fertigung angetreten hat.

 

Der Diodenlaser – Ein Paradigmenwechsel

Die permanente Weiterentwicklung der Technologie fasergekoppelter Diodenlaser wird seit mehr als 20 Jahren im Unternehmen vorangetrieben.

Die ersten konventionellen Festkörperlaser oder Gaslaser in der Materialbearbeitung waren große, stationäre Geräte mit geringem Wirkungsgrad, die zum Schneiden und Schweißen von Metallen eingesetzt wurden. Vergleichbar mit den bahnbrechenden Veränderungen in der Elektronik Mitte des letzten Jahrhunderts durch den Ersatz der Röhre durch den Transistor, vollzieht sich heute ein Wechsel bei industriellen Lasern hin zu hochleistungsfähigen Halbleiterlasern oder diodenbasierten Lasern.

Laserline erreicht heute bei seinen Hochleistungslasern Leistungssteigerungen bis in den Multi-Kilowatt-Bereich. Darüber hinaus gibt es eine stetige Entwicklung zu immer brillanterer Strahlqualität.

International führende Hochleistungslaser ​​​​​

Die Hochleistungsdiodenlaser von Laserline erreichen standardmäßig bis zu 25 kW Leistung und einen Wirkungsgrad von fast 50%. In der Leistungsklasse bis 4 kW können Sie inzwischen Konverterlaser mit einer Strahlqualität von bis zu 4 mm mrad kaufen. Die langlebigen Industrielaser sind außerdem wartungsarm, dank einer innovativen Dioden-Kühltechnik kompakt und mobil gebaut und sogar als 19-Zoll-Einschub erhältlich. Darüber hinaus werden kundenindividuelle Laserdesigns konzipiert, realisiert und im hauseigenen Applikationslabor ausführlich getestet. Zusatzkomponenten, wie Bearbeitungsoptiken, Scanner, Strahlweichen und Überwachungssysteme, runden das Portfolio ab. Unsere Anwender können Schulungen und Service-/Wartungsverträge nutzen. Für den bestmöglichen Rundum-Service stehen bei Störfällen eine 24/7-Service-Hotline sowie ein Teleservice mit Ferndiagnose und Fernwartung zur Verfügung.

Diodenlaser – Licht aus Strom ohne Umweg

Charakteristisch für Laser von Laserline ist der direkte Einsatz von Dioden als effizienteste Form der Strahlerzeugung. Der grundlegende Vorteil von Diodenlasern liegt in der direkten Umwandlung von Strom in Licht ohne Umweg über ein Pumpmedium.

Dadurch sind Diodenlaser kompakter, effizienter, mobiler und einfacher zu handhaben als alle anderen Laser. Diodenlaser überzeugen durch eine lange Lebensdauer und sind nahezu wartungsfrei.

 

Die Diode – das Herzstück der Strahlerzeugung 

In der Laserstrahlquelle sind mehrere Diodenlaserstapel bestehend aus einzelnen Diodenbarren angeordnet. Die Anzahl der Barren pro Stapel und die Gesamtanzahl der Stapel ist entscheidend für die Ausgangslaserleistung und die geforderte Strahlqualität. Mit Hilfe einer einfachen, patentierten Technik werden die Strahlen der einzelnen Dioden zu einem gemeinsamen Laserstrahl überlagert und in ein Lichtleitkabel eingekoppelt.

In den meisten Fällen erlaubt es der modulare Aufbau des Laserkopfes die Systeme zu einem späteren Zeitpunkt mit weiteren Stapeln zur Erhöhung der Leistung auszustatten.

Nahezu wartungsfreie Hochleistungslaser

Zuverlässigkeit und Prozesseffizienz sind entscheidende Anforderungen an Betriebsmittel in der industriellen Produktion. Störungssicherer Dauereinsatz im Mehrschichtbetrieb auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen ist deshalb der Qualitätsmaßstab für unsere Produkte.

Höchstmögliche Prozessstabilität und Anlagenverfügbarkeit im Drei-Schichtbetrieb sind Forderungen aus der Automobilindustrie, die der Diodenlaser erfüllt und in vielen Anwendungen seit Jahren unter Beweis stellt. Mit einem nahezu wartungsfreien Betrieb und einer Lebensdauer von weit über 30.000 Betriebsstunden bei höchstem Wirkungsgrad ist der Diodenlaser anderen Laserstrahlquellen deutlich überlegen. Zum Vergleich: Bei lampengepumpten Nd:YAG-Lasern ist etwa alle 1.000 Betriebsstunden ein Lampenwechsel erforderlich, der jeweils Stillstandszeiten und Servicekosten nach sich zieht.

Fasergekoppelte Diodenlaser mit geringem Platzbedarf

Der Flächenbedarf in der Produktion ist zu einem wichtigen Kriterium für die Planung von Fertigungslinien geworden. Ein Pluspunkt von LDF Diodenlasern in Relation zu anderen Lasern gleicher Leistungsklasse ist daher der geringe Platzbedarf von unter 1 m² Stellfläche. Die Kompaktheit und Robustheit des Diodenlasers erlaubt es sogar, ihn bei Bedarf mobil einzusetzen, was ganz neue Service und Backup-Strategien ermöglicht. Für Wartungsarbeiten oder bei Störungen kann er einfach und schnell ausgetauscht werden. Wartung oder Reparatur können damit auch getrennt von der Fertigungslinie und somit ohne Produktionsstillstand stattfinden. Der Austausch dauert weniger als eine halbe Stunde und es ist kein erneutes Einrichten und Programmieren des Lasers erforderlich. Serviceeinsätze durch Kunden- oder Laserline-Techniker an einem Hochleistungsdiodenlaser werden damit deutlich flexibler.