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13.06.2017

Leistungsschub bei blauen Lasern

Nuburus Hochleistungslaser AO 150 BETA bietet 150 Watt Ausgangsleistung bei 450 Nanometern Wellenlänge.

Blaue Laser mit Wellenlängen um 450 Nanometer wären ideal für die Bearbeitung stark reflektierender Metalle. Doch ihre Leistung ließ bisher zu wünschen übrig. Das ändert sich nun.

Mit 10 Millionen US-Dollar Risikokapital und zwei erfahrenen Gründern an der Spitze ist das Startup NUBURU 2015 aufgebrochen, um Laserstrahlquellen für den 3D-Druck zu optimieren. Genauer: Blaue Laser, die für mehr Präzision, Geschwindigkeit und Flexibilität in der additiven Verarbeitung von Metallen sorgen sollen.

Das Team um Seriengründer Dr. Mark Zediker und Jean-Michel Pelaprat, der auf diverse Führungspositionen in der Laserbranche zurückblickt, hat offensichtlich nicht zu viel versprochen. LASER 2000 wird auf der LASER World of PHOTONICS 2017 in München einen blauen Hochleistungslaser des US-Startups präsentieren, der mit 150 Watt Ausgangsleistung bei 450 Nanometern Wellenlänge ein neues Kapitel in der Lasermaterialbearbeitung schreiben soll. Zentrale Vorteile des blauen Lasers: Auch stark reflektierende Metalle wie Kupfer absorbieren in diesem Wellenlängenbereich das Gros der Laserleistung, und obendrein lässt sich das Licht stärker fokussieren.

Nicht nur für den 3D-Druck interessant
Kupferlegierungen und Gold absorbieren bei Raumtemperatur kaum ein Zehntel der Energie von Infrarot-(IR)-Lasern, die in der Materialverarbeitung verbreitetet sind. Auch bei grünem und rotem Licht sind es kaum mehr als 30 Prozent. Dagegen steigt die Absorption beim Einsatz des blauen Lasers auf fast 70 Prozent. Auch Silber, Titan und Nickel absorbieren das blaue Licht signifikant besser. Laut NUBURU ist diese hohe Absorption der Schlüssel zu deutlich schnelleren Prozessen in der Lasermaterialbearbeitung. So seien im 3D-Druck abhängig von der verarbeiteten Legierung bis zu zehnmal höhere Druckgeschwindigkeiten möglich. Auch Schweiß- und Schneideprozesse will das Startups mit den blauen Hochleistungslichtquellen massiv beschleunigen. Weil die hohe Absorption obendrein die Neigung zu Metallspritzern minimiert, soll neben der Beschleunigung auch die Präzision und Prozessqualität steigen. Gerade beim Bearbeiten von Kupfer und Kupferlegierungen sind die Spritzer bisher ein großes Problem.

Der luftgekühlte blaue Laser erlaubt laut NUBURU zudem bis zu fünfmal kleinerer Spotgrößen als IR-Laser mit vergleichbarer Leistung. Diese Fokussierbarkeit ermöglicht höhere Präzision und Druckauflösungen – welche zu homogeneren Bauteilen und Oberflächen führen. Alternativ kann der Abstand der Fokussierlinse zum Werkstück erhöht werden, um deutlich vergrößerte Bearbeitungsflächen gegenüber IR-Lasern zu erreichen.

Breites Anwendungsspektrum
Die Möglichkeit, auch Kupfer, Silber und Nickel präzise zu schneiden, schweißen und zu drucken, ist für viele Anwenderbranchen interessant. Etwa für die Fertigung von Lithium-Ionen-Akkus für Notebooks, Smartphones oder Elektroautos. Dabei wird Elektrodenmaterial auf hauchdünne Kupferfolie aufgebracht, die anschließend auf das Zellenmaß zugeschnitten wird. Bei dem Zuschnitt sind Metallspäne oder -spritzer Tabu, weil sie gefährliche Kurzschlüsse und Batteriebrände auslösen können. Neben dem Zukunftsmarkt der Hochvolt-Batterien zielen die blauen Hochleistungslaser auf vielfältige Anwendungen in der Elektronik- und Fahrzeugindustrie. Wo immer es gilt, Kupfer und Edelmetalle präzise und schnell zu bearbeiten, verspricht das blaue Licht Vorteile.

Im Fokus steht aber Additive Manufacturing. Ob beim Laserauftragsschweißen oder dem schichtweisen Aufbau von Metallteilen im Pulverbettverfahren – dank der hohen Absorption verspricht die Hochleistungsstrahlquelle Vorteile. Hintergrund: Im Pulverbettverfahren schmelzen Laser Metallpulver Schicht für Schicht zu Bauteilen zusammen, wobei komplexeste Geometrien mit beliebigen innen liegenden Hohlräumen und Kanälen machbar sind. Das Verfahren wird in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizintechnik und im Maschinenbau bereits zur Fertigung von Serienkomponenten eingesetzt. Einem breiteren industriellen Einsatz stehen bisher noch geringe Prozessgeschwindigkeiten und Produktivität sowie die begrenzte Materialauswahl im Weg. Die präzise, schnelle Verarbeitung von Edelmetallen und Kupferlegierungen ist vor diesem Hintergrund ein echter Fortschritt.


Bildquelle: © NUBURU Inc.

 
 
 
 
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