Das Trocknen mit Diodenlaser ist eine kosteneffiziente und umweltfreundliche Alternative zur weitverbreiteten konvektiven Ofentrocknung. Mit homogenen Flächenspots können auch große Flächen mit Seitenflächen bis zu 2 m bestrahlt werden. Grundsätzlich können alle Materialien getrocknet werden, die eine ausreichende Absorption für die Laserwellenlänge aufweisen. Der Laserstrahl erwärmt nur die Beschichtung, wodurch ein gezieltes Verdampfen des Lösungsmittels oder sogar Sintern auf dem Werkstück realisiert wird. Der Spektralbereich der eingesetzten Laserstrahlung liegt entweder im nahen Infrarot Bereich (NIR), genauer zwischen etwa 900 und 1070 Nanometern Wellenlänge oder rund um 445nm im Fall von blauen Dioden. Aufgrund der einfachen Integration in bestehende Maschinenkonzepte werden in der Regel fasergeführte Hochleistungsdiodenlasersysteme von 1-50 kW Ausgangsleistung eingesetzt.
Anwendungsbeispiele
Die halbleitergestützte Direktumwandlung von Netzstrom in Laserstrahlung funktioniert unabhängig von fossilen Brennstoffen und bietet zudem einen punktgenauen Energieeinsatz im Prozess. Die Lasertrocknung reduziert den Platzbedarf für die Produktionsumgebung erheblich und ermöglicht schnellere Prozessgeschwindigkeiten bei energieeffizienterer Prozesssteuerung. Vor allem bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien eignen sich Laserline Diodenlaser optimal beim Trocknen von Elektrodenpaste (Slurry). Dies stellt eine effiziente Alternative zu gasbasierten Konvektionsöfen und wartungsintensiven Infrarotlampen dar.
Ausführlichere Informationen zum Thema finden Sie in unserem Blogbeitrag oder in unserer IDEEL-Pressemitteilung.
Energie- und Qualitätswende im Trocknungsprozess
Konvektive Trocknung durch Lasertrocknen ersetzen? In Zeiten, in denen angesichts von Gasknappheit und steigenden Energiekosten nach hocheffizienten elektrifizierten Lösungen gesucht wird, könnte das zum Standard werden. Diodenlaserbasierte Trocknungsprozesse im Rolle-zu-Rolle-Verfahren, optimiert durch eine revolutionäre Strahlformungstechnologie, bringen exzellente Durchsatzraten und Ergebnisse und leisten einen wesentlichen Beitrag zu Gasausstieg und Klimaschutz.
Das Forschungsprojekt IDEEL soll ein Lasertrocknungsverfahren zur klimafreundlicheren und wirtschaftlicheren Serienproduktion von Lithium-Ionen-Batterien auf den Weg bringen. In diesem Zusammenhang ist es jetzt erstmals gelungen, lasergetrocknete Anoden und LFP-Kathoden im Rolle-zu-Rolle-Verfahren herzustellen. Der innovative Fertigungsprozess senkt den Energieverbrauch in der Elektrodenfertigung signifikant und ermöglicht zugleich eine Verdopplung der Trocknungsgeschwindigkeit.
Brennstoffzellen- und Elektrolysesysteme stehen an der Spitze der CO2-freien Energietechnologie. Sie zeichnen sich durch komplexe Mehrschichtstrukturen mit Elektroden und Membranen aus, von denen oft Hunderte für jedes System benötigt werden. Die Herausforderung besteht darin, die Produktionsgeschwindigkeit bei geringem Platzbedarf und hoher Effizienz zu erhöhen. Die Lasertrocknung erweist sich hierbei als transformative Lösung.
Unsere hochmoderne Lasertrocknungstechnologie ermöglicht eine neue energieeffiziente Brennstoffzellenherstellung, die verschiedene Produktionsstufen abdeckt, in denen derzeit herkömmliche Trockenöfen eingesetzt werden. Von verschiedenen Substraten und Separatoren bis hin zum Aufbringen spezieller Beschichtungen wie Catalyst Coated Membrane (CCM) lässt sich unser Lasersystem in den gesamten Produktionsprozess integrieren, in dem eine Wärmebehandlung erforderlich ist.
Die Lasertrocknung bietet eine direkte Einkopplung der Strahlung in die Beschichtung oder das Substrat, wodurch die Präzision des Trocknungsprozesses gewährleistet wird.
Mit einem Laserline-Diodenlaser, der einen Wirkungsgrad von über 52 % aufweist, ist unser Lasertrocknungssystem eine der effizientesten Lösungen in der Brennstoffzellenproduktion.
Das Lasersystem verfügt über ein optimiertes Wärmemanagement mit Regelungsmöglichkeit, das einen kontrollierten und effizienten Trocknungsprozess gewährleistet.
Die Lasertrocknung ist ein entscheidender Faktor für die Skalierung der Serienproduktion mit kompakteren Trocknern, die den Platzbedarf der Gesamtmaschine verringern und die Produktionsgeschwindigkeit erhöhen.
Die Effizienz und Durchführbarkeit des Lasertrocknungsprozesses hängen vom Absorptionskoeffizienten des Substrats ab, wodurch eine optimale, auf das jeweilige Material zugeschnittene Leistung gewährleistet wird.
Die Lasertrocknung ist an verschiedene Wärmebehandlungs- und Trocknungsschritte anpassbar, einschließlich der Rolle-zu-Rolle- oder kontinuierlichen Verarbeitung, was sie zu einer vielseitigen Lösung für verschiedene Brennstoffzellenkomponenten wie Gasdiffusionsschichten oder Protonenaustauschmembranen macht.
Die gesamte Laserenergie wird eng auf die Zielschicht fokussiert, wodurch eine ineffiziente Erwärmung der Umgebung verhindert wird. Durch die direkte Absorption der Energie in der Zielschicht wird die Umgebung nicht erwärmt.
Brennstoffzellen gelten als Bausteine der Zukunftstechnologie, und die Lasertrocknung erweist sich als entscheidende Voraussetzung für die Steigerung der Produktivität in den kompaktesten und effizientesten Trockenöfen.
Eine optimale Lasertrocknung von Offsetfarbschichten setzt die direkte Integration der Strahlquelle in die Druckanlage voraus. Nur so lässt sich eine möglichst effektive Trocknung und damit eine wirtschaftliche Prozessführung erreichen. Hierzu müssen Laserkopf und Versorgungseinheit sowie die notwendigen Homogenisatoren und Linienoptiken exakt in den vorgegebenen Bauraum eingefügt werden. Das erfordert kompakte, individuell anpassbare Komponenten. Die Diodenlaser und Optiken von Laserline erfüllen diese Voraussetzungen optimal: Ihre modulare und kompakte Bauweise ermöglicht es, alle Komponenten präzise auf die individuellen Kundenbedürfnisse zuzuschneiden. Abstriche bei der Leistung müssen nicht in Kauf genommen werden, denn trotz hochkompakter Bauart stellen Laserline Diodenlaser problemlos Leistungen im zweistelligen Kilowatt-Bereich zur Verfügung.
Welche Lasersysteme eignen sich besonders zum Trocknen? Hier finden Sie eine Auswahl.
