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LDMblue: laser a diodi blu

Efficienza grazie alla luce laser blu

Il LDMblue rivoluziona la lavorazione del rame, dell'oro e di altri metalli altamente riflettenti in diversi modi. La generazione diretta di 2 kW di potenza laser a cw nella gamma di lunghezze d'onda di 450 nm è unica nel suo genere ed evita la deviazione tramite conversioni di lunghezze d'onda complesse e inefficienti. Allo stesso tempo, l'assorbimento e quindi l'efficienza del processo è aumentata di un fattore fino a 20 rispetto ai laser nell'intervallo di lunghezza d'onda di 1 micrometro. La precisa deposizione di energia controllabile del laser a diodi consente la fusione del rame senza evaporazione, che porta a una stabilità precedentemente irraggiungibile del bagno fuso. Questo apre nuove applicazioni, come per esempio la saldatura a conduzione termica di sottili fogli di rame. 

Concetto di sistema comprovato sul campo

LDMblue si basa sul design a rack da 19''' della famiglia di prodotti LDM, che si è affermata da molti anni nelle applicazioni industriali. La struttura modulare del sistema consente la manutenzione e la riparazione dei laser in funzione. Moduli di ricambio predefiniti consentono la semplice sostituzione dei componenti dell'impianto centrale da parte di personale formato. Oltre al concetto di servizio, tutte le interfacce per il controllo e l'integrazione del sistema rimangono invariate. Le opzioni di controllo includono anche la modulazione rapida della potenza di uscita del laser a diodi con un tempo di salita inferiore a 150 microsecondi (10%-90%).

Potenza laser scalabile

Il concetto di sistema modulare tipico di Laserline consente di scalare gradualmente la potenza massima del laser LDMblue. Allo stesso tempo, la qualità del raggio può essere adattata alle esigenze del processo tramite varie configurazioni delle pile di diodi. Questa tecnologia unica nel suo genere offre la flessibilità, modularità e scalabilità già conosciuta da altri prodotti Laserline.

Applicazioni nuove

La combinazione della lunghezza d'onda di 450 nm con la potenza laser da 2000 watt cw apre possibilità completamente nuove, specialmente per l'elaborazione di alta qualità di metalli altamente riflettenti. Il processo è quasi indipendente dalla qualità superficiale del materiale. Questo porta al fatto che collegamenti elettrici possono essere realizzati con il laser, ma anche ad una nuova prospettiva per migliorare i processi di saldatura nell'elettromobilità. Una possibile applicazione è, ad esempio, la connessione della batteria. Dato al primo sistema al mondo con una potenza laser blu fino a 2000 W, nel prossimo futuro sono previste molte altre applicazioni, incluso il rivestimento in rame. Ulteriori informazioni possono essere trovate sotto la lavorazione dei metalli non ferrosi  rispettivamente la saldatura del rame .

Saldatura di lamiere sottili

Compiti che sono molto impegnativi con le tecniche di giunzione convenzionali – come la saldatura di sottili fogli di rame e di lastre di rame con un otticha perfetta – sono ora possibili. Inoltre, è anche possibile realizzare combinazioni di tipi diversi di metallo con rame come primo partner di giunzione, ad esempio rame su alluminio o rame su acciaio. Questo rompe la convenzione secondo cui il rame deve essere il partner di fondo. Il processo a conduzione termica ora possibile è associato a una elevata capacità di colmare il divario, che permette l'uso di nuovi componenti come le saldature di bordo o i giunti di testa per aumentare l'efficienza del materiale.

 

I vantaggi tecnici a colpo d'occhio

  • Potenza laser fino a 2.000 W (CW) a una lunghezza d'onda di 450 nm
  • Controllo veloce della potenza e modulazione di potenza
  • Assorbimento ottimizzato per i metalli altamente riflettenti
  • Architettura di sistema comprovata sul campo
  • Processo molto stabile con bagno di fusione calmo
  • Saldatura di fogli sottili impilati e lamiere fini di rame
  • Saldatura rispettivamente giunzione di metalli diversi
  • Supporto rack da 19 pollici per una facile integrazione in sistemi esistenti

Uso di laser blu nell'industria

Nel giro di tre anni è in collaboratione con l'iniziativa efficienti sorgenti laser ad alta potenza (EffiLAS) del Ministero Federale dell' Instruzione e della Ricerca per la prima volta è stato costruito un laser di un kilowatt blu a diodi e ottimizzato per le prime applicazioni. Questo sviluppo unico al mondo consente un nuovo segmento della tecnologia laser: la lavorazione di materiali con radiazioni laser nel campo delle lunghezze d'onda visibili.

In molte applicazioni industriali i laser a infrarossi raggiungono risultati eccellenti. Tuttavia, per la lavorazione di metalli non ferrosi, in particolare di rame, la radiazione infrarossa è meno adatta. Una delle ragioni principali è il bassissimo assorbimento della radiazione laser in questa gamma di lunghezze d'onda nei metalli non ferrosi. Di conseguenza, i processi di saldatura spesso si comportano in modo instabile e conseguenti difetti di saldatura nella produzione portano a scarti. Per ottenere un assorbimento elevato, l'uso di lunghezze d'onda corte di 450 nm di luce blu è l'ideale. L'assorbimento molto più elevato consente risultati di saldatura di alta qualità e uniformi nella lavorazione laser del rame. La disponibilità di radiazioni laser blu apre nuove possibilità applicative per la lavorazione laser di metalli non ferrosi come rame o oro, ma anche per l'unione di metalli diversi. Soprattutto nel campo delle energie rigenerative e degli azionamenti alternativi, c'è un nuovo potenziale per l'uso del laser blu nella produzione. Esemplicativo, nella produzione di auto elettriche vengono elaborati circa otto chilogrammi di rame in più rispetto alle automobili con motori a combustione. Un piccolo valore, ma in totale offre un ampio campo di applicazioni per i laser blu. Ad esempio, nella produzione di batterie, parti in rame di dieci micrometri di spessore vengono unite insieme o unite con altri metalli. Ciò è reso possibile per la prima volta grazie all'uso di laser a diodi ad alta potenza con spettro di luce blu.
La produzione di turbine eoliche necessita di una quantità significativamente maggiore di rame. Nelle grandi turbine eoliche offshore vengono utilizzate fino a 30 tonnellate di rame - anche in questo caso, l'uso del laser è concepibile in futuro. Grazie all'elevata qualità della cucitura, il metodo è anche estremamente adatto per applicazioni nell'ingegneria elettrica – in particolare nella produzione di componenti dell'elettronica di potenza, dove i giunti devono essere particolarmente resistenti alla temperatura.

Oltre alle applicazioni elettroniche, la nuova lunghezza d'onda consente al laser blu anche di elaborare dell'oro, creando nuove applicazioni nella produzione di gioielli. Con l'avanzare dello sviluppo tecnico, nel prossimo futuro si prevede l'apertura di numerosi altri campi di applicazione – il che darà inizio alla continuazione della rapida innovazione tecnologica dei laser a diodi ad alta potenza per la produzione industriale nella nuova gamma di lunghezze d'onda.

Processo laser ibrido: Blue + NIR

La combinazione della radiazione laser blu del LDMblue con un laser nella gamma di lunghezze d'onda infrarosse porta a processi di saldatura profonda molto stabili e quasi senza spruzzi. Il laser blu stabilizza il processo anche nel caso di saldature profonde.  Il laser NIR fornisce l'energia supplementare. Laserline ha sviluppato ottiche speciali ibride che combinano i raggi laser blu e NIR.

Specificazione ottica

Max. Potenza di uscita*300 W500 W1.000 W1.500 W2.000 W
Qualità del fascio20 mm.mrad60 mm.mrad40 mm.mrad60 mm.mrad60 mm.mrad
Cavo ottico400 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. fuoco a f = 100 mm200 µm600 µm400 µm600 µm600 µm
Giunto fibraLLK-D/Auto
Lunghezza fibraLunghezze delle fibre fino a 20 m
Stabilità della potenza< +/- 2% per 2 ore
Gamma di lunghezza d'onda445 nm +/- 20 nm

*Potenza nominale per fibra di lunghezza 5 m.

 

 

Specificazione meccanica

VG5Hpeso circa 50 kg, dimensioni: 19 pollici modulo di inserimento, 5 HE (220 mm), 636 mm profondo
VG7Hpeso circa 100 kg, dimensioni: 19 pollici modulo di inserimento, 7 HE (312 mm), 766 mm profondo