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LDMblue: Láser de diodo azul

Láser de alta potencia: Eficiencia gracias a la luz láser azul

El láser de diodo azul LDMblue revoluciona el procesamiento de cobre, oro y otros metales altamente reflectantes de muchas maneras. La generación directa de 2 kW de potencia láser cw en el rango de longitud de onda de 450 nm es única y evita el desvío a través de complejas e ineficientes conversiones de longitud de onda. Al mismo tiempo, la absorción y, por lo tanto, la eficiencia del proceso, se incrementa en un factor de hasta 20 en comparación con los láseres en el rango de longitud de onda de 1 micrómetro. 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.

Concepto de sistema probado en la práctica

El LDMblue se basa en el diseño de rack de 19'' de la familia de productos LDM, que se ha establecido en aplicaciones industriales durante muchos años. El diseño modular del sistema permite el mantenimiento y la reparación de los láseres en uso, mientras que los módulos de piezas de repuesto predefinidos permiten la sustitución sencilla de los componentes del sistema central por personal cualificado. Las opciones de control también incluyen la modulación rápida de la potencia de salida del láser de diodo con un tiempo de aumento de menos de 150 microsegundos (10%-90%).

Potencia láser escalable

El concepto de sistema modular típico de Laserline permite el escalado gradual de la potencia máxima del láser LDMblue. Al mismo tiempo, la calidad del haz puede adaptarse a los requisitos del proceso mediante diferentes configuraciones de pila de diodos. Esta tecnología única ofrece la flexibilidad, modularidad y escalabilidad ya conocidas de otros productos Laserline.

Nuevas aplicaciones

La combinación de la longitud de onda de 450 nm con la potencia del láser de 2000 vatios cw abre posibilidades completamente nuevas, especialmente para el procesamiento de alta calidad de metales altamente reflectantes. El proceso es prácticamente independiente de la calidad de la superficie del material. Esto lleva a que las conexiones eléctricas se puedan realizar utilizando láseres de alta potencia, pero también a una nueva perspectiva para mejorar los procesos de soldadura en electromovilidad. Una posible aplicación es la conexión de la batería. Debido al primer sistema del mundo con una potencia de láser azul de hasta 2000 W, se esperan muchas otras aplicaciones en un futuro próximo, incluyendo el revestimiento de cobre. Puede encontrar más información en Ferrous Metal Processing a Soldadura de Cobre.

Soldadura de chapas finas

Las tareas que son muy exigentes con las técnicas de unión convencionales como la soldadura de láminas finas de cobre y láminas de cobre con una óptica perfecta ahora son posibles. Además, se pueden realizar combinaciones de diferentes tipos de metal con cobre como primer socio de unión, por ejemplo, de cobre a aluminio o de cobre a acero. Esto rompe la convención de que el cobre debe ser el socio de unión más bajo. El proceso de conducción de calor ahora posible se asocia con una alta capacidad de puenteo de huecos, lo que permite el uso de nuevos diseños de componentes como soldaduras de bordes o juntas a tope para aumentar la eficiencia de los materiales.

Ventajas técnicas a simple vista

  • Potencia del láser (CW) en el rango de kilovatios a una longitud de onda de 450 nm
  • Rápido control de potencia y modulación de potencia
  • Absorción optimizada de metales altamente reflectantes
  • Arquitectura de sistema probada en campo
  • Proceso muy estable con propiedades de baño de fusión silenciosas
  • soldadura de láminas finas apiladas y láminas de cobre
  • Soldadura o unión de diferentes metales
  • Montaje en rack de 19" para una fácil integración del láser azul en los sistemas existentes.

Uso de láseres azules en la industria

En un plazo de tres años y con el apoyo del programa de investigación del gobierno alemán EffiLAS (EffiLAS (Efficient high-power laser beam sources)) se pudo construir y optimizar un láser de diodo de kilovatio azul para los primeros campos de aplicación industriales. 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.

Especificación óptica

Max. potencia de salida*300 W500 W1.000 W1.500 W2.000 W
Calidad del haz20 mm.mrad60 mm.mrad40 mm.mrad60 mm.mrad60 mm.mrad
Cables de fibra óptica400 µm[NA 0,1]600 µm[NA 0,2]400 µm[NA 0,2]600 µm[NA 0,2]600 µm[NA 0,2]
Min. Foco en f = 100 mm200 µm600 µm400 µm600 µm600 µm
Unidad de acoplamiento de fibraLLK-D/Auto
Longitud de fibraLongitudes de fibra de hasta 20 m
Estabilidad de rendimiento<+/- 2% durante 2 horas
rango de longitud de onda445 nm +/- 20 nm

*Potencia nominal para una longitud de fibra de 5 m.

Especificaciones mecánicas

VG5HPeso ca . 50 kg, dimensiones: 19 pulgadas montaje en rack 5 HE (220 mm), profundidad de 636 mm 
VG7HPeso ca. 110 kg, dimensiones: 19 pulgadas montaje en rack, 7 HE (312 mm), 706 mm de longitud