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Laserline blue: una nueva dimensión en el mecanizado de materiales

El reto

La baja absorción de energía de los metales altamente reflectivos, como el cobre o el oro, en el rango de longitudes de onda de 1.000 nm representa un gran reto para los láseres IR estándar. Las altas intensidades iniciales requeridas generan procesos que se caracterizan frecuentemente por baños de fusión turbulentos y formación de salpicaduras. Estos factores son bastante críticos al procesar componentes eléctricos.

La solución

La serie de láseres de diodo azules de alta potencia de Laserline optimiza el procesamiento de cobre, oro y sus aleaciones de diversas formas. Con una longitud de onda de aprox. 445 nm, son las fuentes de haz ideales para el mecanizado por láser de metales muy reflectivos. La absorción varias veces mayor permite intensidades considerablemente más bajas y puntos láser más grandes.

Eficiencia mediante un haz láser azul

El láser de diodo azul revoluciona de varias formas el procesamiento del cobre, el oro y otros metales altamente reflectivos. La generación directa de hasta 4 kW de haz láser azul cw directamente desde el diodo en el rango de longitud de onda de 445 nm es única para los láseres industriales y también evita los desvíos a través de conversiones de longitud de onda complejas e ineficientes. Al mismo tiempo, la absorción y, por lo tanto, la eficiencia del proceso, se incrementa en comparación con los láseres IR. La deposición de energía exactamente controlable del láser de diodos permite la fusión del cobre sin evaporación, lo que da como resultado una estabilidad del baño de fusión inigualable hasta ahora. Esto abre nuevas posibilidades de aplicación, como la soldadura por conducción de calor de láminas finas de cobre o los procesos de soldadura sin salpicaduras de conectores eléctricos.

Ejemplos de aplicación con láser de diodo azul

La soldadura de pinzas del pelo

2,9 kW | Single Pin 9,9 mm²

Soldadura de pinzas del pelo | 9,9 mm2 (pinza individual)

  • Procedimiento sencillo y robusto
  • Alta absorción y gran tamaño del punto
  • Insensible a huecos, desalineaciones y tolerancias de los componentes
  • Tiempos breves de procesamiento gracias a la generación inmediata del baño de fusión

Fabricación aditiva con cobre y sus aleaciones

  • Tasas de acumulación por lo menos 5 veces superiores en comparación con láseres IR
  • Proceso estable para la fabricación aditiva con cobre puro y sus aleaciones
  • Proceso un 20 % más eficiente para acero inoxidable, así como para aleaciones de Ni y Co

Efectividad del polvo: > 80%

Estructura: Material de cobre puro a granel

Densidad: > 99,8%

Soportada por DMG MORI Ultrasonic Lasertec GmbH

Irradiación submarina con láser de diodo azul

  • La longitud de onda azul se extiende perfectamente en el agua
  • La irradiación submarina con láser permite una serie de procesos térmicos y bioquímicos
  • Un ejemplo de ello es la eliminación de la vegetación en superficies marítimas
  • El proceso de limpieza mediante el láser azul es más delicado, ecológico y eficiente en comparación con otros procesos convencionales
  • El haz láser azul de un Laserline LDMblue provoca daños en las células
  • El objetivo es dañar los organismos marinos sedimentados de forma que la corriente arrastre la vegetación

Fuente de la imagen: LZH

Hybrid Proceso láser: Azul+ NIR

La combinación de la radiación láser azul del LDMblue con un láser en la gama de longitudes de onda infrarrojas permite realizar procesos de soldadura profunda muy estables y casi sin salpicaduras. El láser azul estabiliza el proceso incluso con soldaduras profundas. El láser NIR proporciona la energía adicional. Para ello, Laserline ha desarrollado una óptica híbrida especial que combina los haces láser azul y NIR.

Obtenga más información en nuestra publicación sobre la soldadura de componentes de cobre

Vista general de las ventajas técnicas

Los láseres de diodo azules se basan en la tecnología de nuestras familias modulares de productos, que se han probado desde hace muchos años en diferentes aplicaciones industriales. En esta clase de rendimiento, nuestros láseres azules ofrecen el haz láser visible más compacto.

  • Potencia láser hasta 4.000 W (CW) con una longitud de onda de aprox. 445 nm
  • Escáner u ópticas fijas para una excelente orientación del haz
  • Absorción óptima con metales altamente reflectivos
  • Arquitectura del sistema probada en la práctica
  • Proceso muy estable con propiedades de baño de fusión silenciosas
  • Interruptor del haz de dos salidas (opcional)

Vista general de los láseres de diodo azules de Laserline

Potencia láser
máxima*
400 W800 W1.800 W2.000 W1.500 W3.000 W4.000 W
Calidad del haz20 mm.mrad20 mm.mrad30 mm.mrad60 mm.mrad20 mm.mrad30 mm.mrad30mm.mrad 
 Otras potencias y calidades de haz adaptadas a los procesos
Cables de fibra óptica400 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]
Longitud de fibraLongitud de fibra hasta 20 m
Estabilidad de potencia< ± 2% más de 2 horas
Rango de longitud
de onda
445 nm ± 20 nm
Series de productosLDMblueLDFblue

*Indicación de potencia con una longitud de vibra de 5 m.

 

Uso de láseres azules en la industria: el comienzo

Los láseres azules estuvieron disponibles por primera vez en 2018. En un plazo de tres años y con el apoyo del programa Fuentes de Haz Láser Eficientes de Alta Potencia (EffiLAS) del Ministerio Federal para la Educación y la Investigación del gobierno alemán (BMBF, por sus siglas en alemán) se pudo construir y optimizar un láser de diodo de kilovatio azul para el procesamiento de materiales. Este desarrollo único en el mundo abre un nuevo segmento en la tecnología láser: el procesamiento de materiales con radiación láser en el rango de longitud de onda visible.

En muchas aplicaciones industriales, los láseres infrarrojos han logrado excelentes resultados. Sin embargo, para el procesamiento de metales no ferrosos, especialmente cobre, el haz infrarrojo es menos adecuado. Una razón esencial es la baja absorción del rayo láser por metales no ferrosos en este rango de longitud de onda. Debido a esto, los procesos de soldadura a menudo son inestables, mientras que los errores de soldadura en la producción conducen a rechazos. Para obtener una alta tasa de absorción, el uso de luz azul con una longitud de onda de 450 nm es ideal. La absorción múltiple más alta facilita la alta calidad y la soldadura uniforme da como resultado el procesamiento láser del cobre. La disponibilidad del rayo láser azul abre nuevas posibilidades de aplicación. No sólo para el procesamiento láser de metales no ferrosos como el cobre o el oro, sino también para la unión de diferentes metales. Especialmente en el campo de las energías regenerativas y los accionamientos alternativos, existe un nuevo potencial para el uso de láseres azules en la producción. Por ejemplo, en la fabricación de coches eléctricos se procesan unos ocho kilogramos más de cobre que en los coches de pasajeros con motores de combustión. Este es un valor pequeño, pero en total ofrece una amplia gama de aplicaciones posibles para los láseres azules. Por ejemplo, en la fabricación de baterías, se unen láminas de cobre de diez micrómetros de espesor o se unen con otros metales. Esto es posible por primera vez gracias al uso de láseres de diodos de alta potencia con un espectro de luz azul.

Se necesita significativamente más cobre en la construcción de turbinas eólicas. Los grandes aerogeneradores marinos utilizan hasta 30 toneladas de cobre - aquí también es posible el uso de láseres en el futuro. Debido a la alta calidad de la costura, el proceso también es muy adecuado para aplicaciones en ingeniería eléctrica, especialmente en la fabricación de componentes de electrónica de potencia, donde las juntas deben ser especialmente resistentes a la temperatura.

Además de las aplicaciones electrónicas, la nueva longitud de onda del láser azul también permite procesar oro, lo que permite nuevas aplicaciones en la producción de joyas. A medida que avance el desarrollo técnico, se espera que se abran otras muchas aplicaciones en un futuro próximo, comenzando la continuación de la rápida innovación tecnológica en láseres de diodos de alta potencia para la producción industrial en el nuevo rango de longitud de onda.


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