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LDMblue

高出力青色半導体レーザ  高効率の青いレーザ光

高出力青色半導体レーザLDMblueは青色波長450nmにより銅や金のレーザ加工に革命をもたらします。  また、その他の高反射金属材料加工にも最適です。 発振波長450nmでレーザ出力2kWは 従来に無い非常にユニークな性能であり、 従来の共振器を持つ一般的なレーザのように複雑で低効率の波長変換を必要としません 

その波長特性により加工対象物の吸収特性は 従来の1um帯のレーザ光の20倍にもなります。 精度の高いエネルギーコントロールで スパッタの無い銅の溶接を実現し、  ”穏やかな溶融池”を実現します。 このユニークな加工特性により新しいアプリケーションの可能性を広げます。 熱伝導溶接 銅箔の溶接

産業用光源として実証されたシステムコンセプト

LDMblueシリーズは従来のLDMシリーズと同じ19インチラックタイプで、  このLDMプラットフォームは産業用アプリケーションに最適です。 長年の間、このモジュラーコンセプト設計は レーザ発振器として現場でのメンテナンス性及びサービス性に優れ、実証されたデザインです。 予めスペアパーツなどを明確に出来るため、複数の場所や工場で使われても、中央で在庫管理が可能となり、 各地の担当者により容易に部品交換を行うことが可能です。 また、サービスコンセプトとして制御インターフェイス規格は継続され、 将来に渡りシステムインテグレーションに変更が不要です。  オプションとして高速変調や l150マイクロ秒以下での立ち上がり時間を選択出来ます (150 マイクロ秒 (10%-90%))

レーザ出力CW発振

レーザーラインの典型的なモジュラーコンセプト設計 ”LDMシリーズ”のプラットフォームを採用、青色波長450nm のレーザ ビーム品質は、既存のダイレクト半導体レーザ装置と同様に スタックアレイで構成、 レーザーラインの独自の技術により 既に実用化されている発振器製造の柔軟性、モジュールコンセプト、拡張性を可能にしています 

新しいアプリケーションへの期待

発振波長450nmと レーザ出力CW2000Wのコンビネーションは、全く新しい 高品質な銅の加工及び 他の高反射金属材料加工への適用、更に 加工対象物の表面状態がいかなる状態であろうとも(例.酸化) スパッタレスのレーザ加工を実現します。 電気的な接続を要するコンポーネントが増加するこれらに関連する自動車関連部品において、 溶接品質改善と 益々増加するバッテリーの接続部分溶接などの適用例で、 世界中でこの2000Wの青色半導体レーザが使用されることが期待され、 近い将来に更に数多くの新しいアプリケーションの広がりが予想されています。 例. 純銅のレーザクラッディング (詳細情報は右記) 非鉄金属溶接 or 銅溶接.

金属箔の溶接

従来工法では非常に難しい銅の 接合技術 ”銅箔の溶接 そして銅板の溶接における外観の仕上がり”  これらは青色半導体レーザを使用することで可能になります。 加えて、銅と異種金属の 接合、例えば銅とアルミニウム 銅と鉄、 などの重ね合わせ溶接は銅材料を下方へ持ってくることが可能となります。 熱電動溶接は ギャップの大きいブリッジのある部品においても エッジ溶接や突合せ溶接のデザインをすることが可能になり 効率をあげることが出来ます。

技術面での優位性

  • 450nmの波長帯でのキロワットでのレーザーパワー(CW)
  • 高速でのパワーのコントロールと調整
  • 高反射性の金属における最適化された吸収性
  • 工業用として実績のあるシステム構造
  • 静かな溶接プールでのプロセスの高い安定性
  • 薄いホイルから銅の薄板まで溶接可能
  • 異なる性質の金属の溶接並びに結合
  • 19インチのラックシステムにより青色レーザーの既存システムへの容易な統合

産業用途における青色半導体レーザの適用

3年間のドイツ連邦教育・研究省(BMBF)の高出力レーザ研究支援プログラム(EffiLAS)の支援により世界で初めて青色波長でのキロワット級発振半導体レーザが設計/開発され、この度初めて産業用光源として市販化されました。この、世界で唯一無二の技術の開発により、レーザ技術において可視波長帯でのレーザ光を用いた材料の加工という新しいセグメントが創り出されました。

現在、様々な産業用途で赤外域(IR)レーザは卓越した成果を成し遂げています。しかしながら非鉄金属、とりわけ銅の加工に赤外域レーザは適しているとは言いがたいことで知られています。非鉄金属のこの波長帯おけるレーザ光の吸収性の悪さがその本質的な原因として挙げられます。その加工では溶接のプロセスはしばしば不安定なものになり、製造不良に繋がる溶接不良も発生しています。高い吸収率を目指すには、青色域の450nmのような短い波長帯での高原が理想とされており。この青色域での何倍にも及ぶ高い吸収率は銅の溶接いおいて高品質で均一性の高い溶接を可能に致します。

青色半導体レーザ光の使用で銅や金のような非鉄金属加工のみならず、異なる金属間同士での結合における新たな可能性も見えております。とりわけ再生可能エネルギーや代替エネルギーの分野において青色半導体レーザの使用における新しい可能性が期待されております。例えば、電気自動車の製造において、通常のエンジンを使用した乗用車の製造よりも8kgも多くの銅が使用されています。一つ一つは小さい部品ですが、青色半導体レーザの加工用途は幅広い分野において新たな可能性を広げます。例えば、バッテリーの製造では、10ミクロンの薄さの銅が組み合わらせられたり、もしくは他の金属と接合さられていますが、これは450nmの青色光を発振する高出力半導体レーザの登場で高品質な加工が可能となりました。

その他に、風力発電設備においても多くの銅が必要とされています。洋上風力発電装置では最大30トンの銅が必要とされますが、ここでもこのレーザ光源の使用が考えられます。接合部の品質の高さにより、この技術の使用は各部品の温度管理が重要なパワーエレクトロニクスの部品など、電気産業における用途に非常に適しております。

電気産業部門での用途を越え、青色半導体レーザは新たな波長帯で、アクセサリーなどの製造を想定した金の加工も可能にしております。日々進展する技術の発展に伴い、様々な分野で新しい波長帯での工業用製品への高出力半導体レーザの適用によりスピーディな技術革新の進展が期待されています。

光学仕様

最大出力*300 W500 W1,000 W1,500 W2,000 W
ビーム品質20 mm.mrad60 mm.mrad40 mm.mrad60 mm.mrad60 mm.mrad
光ファイバーケーブル400 µm[NA 0.1]600 µm[NA 0.2]400 µm[NA 0.2]600 µm[NA 0.2]600 µm[NA 0.2]
最小集光径(f = 100 mm)200 µm600 µm400 µm600 µm600 µm
ファイバー長最大20m
出力安定性+/- 2%未満(2時間以上)
波長範囲445 nm +/- 20 nm

*ファイバー長5mでの出力仕様

仕様(メカニカル)

VG5H重量:約50 kg、寸法:19インチモジュール、5 HE (220 mm)、奥行 636 mm
VG7H重量:約110 kg、寸法:19インチモジュール、7 HE (312 mm)、奥行 706 mm