波長1,000 nm領域における銅や金のような高反射金属の低エネルギー吸収は、標準的な赤外レーザーにとって大きな課題となる。要求される高い初期強度は、しばしば乱流メルトプールとスパッタ形成を特徴とするプロセスを誘発し、これは電気部品の加工において重要な要素です。
レーザーライン社の青色ハイパワーダイオードレーザーシリーズは、銅、金、およびその合金の様々な加工に革命をもたらします。約445nmのこれらのレーザーは、反射率の高い金属のレーザー加工に理想的な波長を提供します。何倍もの高い吸収率により、大幅に低い強度と大きなレーザースポットを可能にします。ダイオードレーザーは、スパッタリングのない再現性のある結果をもたらす、スムーズで安定したシンプルなプロセスを実現します。
ハンブルグにあるドイツ電子シンクロトロンDESYは、過去2年間にわたり、メルトプール状態の挙動を説明するために大規模な溶接試験を実施してきました。高周波X線によってメルトプールの断面が可視化され、溶接プロセスとメルトプールのダイナミクスに関する貴重な洞察が得られました。
同一のレーザー出力と溶接速度
この結果は、一貫した溶接深さを維持しながら、乱流や孔の形成のない安定したメルトプールを示す、当社の青色ダイオードレーザーの卓越した性能を浮き彫りにしています。対照的に、銅表面との結合に小さなスポットを必要とする赤外レーザーは、より高い乱流と気孔形成を伴い、劣った溶接深さを示しています。
スタンドアロン型(LDF)または19インチラック型(LDM)があります。その他の技術仕様
青色ダイオードレーザは、銅、金、その他の反射率の高い金属の加工にいくつかの点で革命をもたらします。445nmの波長領域で最大4kW（cw）のレーザパワーを直接発生させることは、産業用レーザとしてはユニークであり、また複雑で非効率な波長変換による回り道を回避することができます。同時に、赤外レーザーと比較して、吸収率、ひいてはプロセス効率が大幅に向上します。ダイオードレーザーの精密に制御可能なエネルギー析出により、銅を蒸発させることなく溶融させることができ、その結果、溶融プールの安定性は以前には達成できませんでした。これにより、薄い銅箔の熱伝導溶接や、電気コネクタのスパッタフリー溶接プロセスなど、新しいアプリケーションの可能性が生まれます。
| 最大出力 | 400 W | 800 W | 1,800 W | 2,000 W | 1,500 W | 3,000 W | 4,000 W | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ビーム品質 | 20 mm.mrad | 20 mm.mrad | 30 mm.mrad | 60 mm.mrad | 20 mm.mrad | 30 mm.mrad | 30 mm.mrad | ||||
| その他のレーザー出力およびプロセスに適合したビーム品質も利用可能 | |||||||||||
| 光ファイバー | 400 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］ | ||||
| ファイバー長 | 最大20 mのファイバー長 | ||||||||||
| 波長範囲 | 445 nm ± 20 nm | ||||||||||
| 製品シリーズ | LDMblue | LDFblue | |||||||||
*ファイバー長5mのパワー仕様です。
当社の青色レーザーまたは青色レーザー光を使用した産業アプリケーションに関するご質問は？
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LDMblueの青色レーザー放射と赤外波長域のレーザーを組み合わせることで、非常に安定した、ほとんどスパッタのないキーホール溶接プロセスを実現します。青色レーザーは、深い溶け込みモードで溶接する場合でもプロセスを安定させ、NIRレーザーは追加エネルギーを提供します。レーザーライン社は、青色レーザーとNIRレーザーを組み合わせた特別なハイブリッド光学系を開発しました。
2018年、青色ダイオードレーザーが初めて利用可能になった。ドイツ連邦教育研究省（BMBF）が開始したEffiLAS（Efficient High Power Laser Beam Sources）資金提供プログラムの一環として、初めて青色キロワットダイオードレーザーが製造され、材料加工用に最適化された。この世界的にもユニークな開発により、レーザー技術における新たな分野、すなわち可視波長域のレーザー放射による材料加工が可能になった。
赤外線レーザーは、多くの産業用途で優れた成果を上げている。しかし、赤外線ビームは非鉄金属、特に銅の加工にはあまり適していません。その主な理由の一つは、この波長範囲では非鉄金属によるレーザービームの吸収が低いことです。その結果、溶接工程が不安定になることが多く、その結果、生産工程で溶接欠陥が発生し、不合格となる。450nmという短い波長の青色光の使用は、高い吸収率を達成するのに理想的である。青色レーザービームの利用は、銅や金のような非鉄金属のレーザー加工だけでなく、異なる金属の接合にも新たな応用分野を開きます。
特に再生エネルギーや代替駆動装置の分野では、生産における青色レーザーの使用に新たな可能性がある。例えば、電気自動車の製造では、内燃エンジン車よりも約8キログラム多くの銅が加工されます。これは小さな値ですが、青色レーザーの幅広い応用が可能です。例えば、バッテリーの製造では、厚さ10マイクロメートルの銅箔を接合したり、他の金属と接合したりする。青色高出力ダイオードレーザーを使うことで、初めてこの手順が可能になります。
風力タービンの建設には、かなり多くの銅が必要です。大型の洋上風力タービンは30トンもの銅を使用しますが、ここでもレーザーの利用が将来的に考えられます。 継ぎ目の品質が高いため、このプロセスは電気工学、特に接合部に耐熱性が要求されるパワーエレクトロニクスの部品製造への応用にも非常に適しています。
青色レーザーの新しい波長により、電子機器への応用に加え、金の加工も可能になり、宝飾品製造への新たな応用が期待される。技術開発が進むにつれて、近い将来、他の数多くの用途が開拓されることが期待され、この新しい波長範囲における工業生産用の高出力ダイオードレーザーの急速な技術革新が続く。
