Innovationen auf der LASER 2019


Power Jet Monitor optimiert Laserauftragsschweißen

Viele der Ideen im Bereich Laser und Lasersysteme für die Fertigung – eine von fünf Kategorien des Innovation Awards 2019 – eint ein Ziel: Das Werkzeug Licht soll flexibler und präziser werden.

Ein zentrales Thema ist das Beam Shaping. Cailabs aus Rennes erreicht mit seiner Multi Plane Light Conversion (MPLC) für industriellen Ultrakurzpulslaser eine stabile, gestochen scharfe, quadratische (50 x 50µm) Strahlausgabe. LIMO präsentiert eine neue Strahltransformationstechnologie mit sGauß-(sG)-Kurzachsenprofil, das vor allem in Laser-Lift-off-(LLO)-Prozessen zur Herstellung flexibler OLED-Displays zum Einsatz kommen soll. Dank ultrahomogener Intensitätsverteilung ermöglicht das System bis zu 30 Prozent Durchsatzsteigerung bei gleicher Laserleistung. Obendrein reduziert es im Sinne hoher Display-Qualität die Wärmeeinflusszonen.

Anwenderfreundliche Ansätze im Ultrakurzpulsbereich

ERLAS führt einen flexiblen Bearbeitungskopf mit automatisch wechselbaren Punkt-Geometrien zum Beschichten, Härten und Tiefschweißen ein. Im Innern sind vier Spiegel auf einen servogetriebenen Rotor montiert, die für die jeweils angemessene Strahlform und -größe sorgen. Dabei lässt sich die Punktgeometrie während der Bearbeitung ändern, was gerade bei komplexen Bauteilen von Vorteil ist. Flexibilität und Präzision verbindet auch GFH in einer Anlage zur 5-Achs-Simultanbearbeitung, die zum Mikrobohren und -schneiden, Gravieren und Laserdrehen nutzbar ist. Dank eines Komponenten-Schnellwechselsystems dauern Umrüstungen nur wenige Sekunden.

Um die Vorteile der Ultrakurzpuls-(UKP)-Technologie für weitere Nutzergruppen nutzbar zu machen, setzt neoLASE auf eine modulare Plattform, die durch den einfachen Austausch der Seedlaser hohe Variabilität der Pulsdauern, Wiederholraten oder Impulsformen aus ein- und demselben Lasersystem ermöglicht. Nutzer können problemlos zwischen Piko- und Femtosekunden-Anwendungen wechseln. Pulsar Photonics hat mit dem Flexible Beam Shaper ebenfalls UKP-Prozesse im Blick. Es kombiniert einen elektronisch steuerbaren Phasenmodulator mit einem klassischen Galvanometerscanner und kann die Strahlverteilung binnen Millisekunden beliebig variieren. Bei Einsatz des Phasenmodulators als Strahlteiler lassen sich Prozesse parallelisieren. Auch ist es möglich, die Anzahl und Konfiguration der Teilstrahlen individuell anzupassen und 3D-Strahlverteilungen zu realisieren. Für Anwender ist es ein multifunktionales Werkzeug für eine Vielzahl an Laserprozessen, in dem ein digital konfigurierbarer Bearbeitungskopf mehrere Austausch-Köpfe ersetzt.

Photonik 4.0 wird Realität

Das Konzept weist ebenso in Richtung Photonik 4.0. wie eine Innovation von QiOVA. Der Spezialist für Laserstrahlformung realisiert mit patentierter Multibeam-Technologie eine Art programmierbare Maske für Laserstrahlen. 2D-Barcodes oder Logos lassen sich mit einem Laserpuls auf Werkstücke „stempeln“. Während Scansysteme bisher etwa zehn Codes pro Sekunde schaffen, wird es bei einer Markierungsdauer im einstelligen Nanosekundenbereich möglich, hunderte oder tausende Teile pro Sekunde individuell zu markieren. Auch für Kleinteile in der Mikroelektronik ließe sich damit die in der Industrie 4.0 so wichtige Nachverfolgbarkeit gewährleisten.

Additive Manufacturing und schwierige Materialien im Blick

Bei der Laser-Bearbeitung von Kupfer und anderen stark reflektierenden Metallen sind Wellenlängen der Schlüssel zu Präzision und Effizienz. Besonders interessant: Der blaue Wellenlängenbereich um 450 nm, in dem mit NUBURU und Laserline zwei Hersteller Neuheiten präsentieren. NUBURUS AO-500 mit 500 Watt Leistung fusioniert im Sinne hoher Strahlqualität (<30 mm mrad) Strahlen mehrerer einzeln kollimierter GaN-Chips. Laserlines Diodenlaser LDMblue erreicht als erster blauer Laser den kW-Bereich: 1.000 W Dauerstrichbetrieb. Mit Blick auf die Massenfertigung von Elektromotoren in der Automobilindustrie versprechen beide Ansätze großes Potential.

Neben der Elektromobilität ist Additive Manufacturing ein Innovationstreiber. Das Fraunhofer ILT hat ein kamerabasiertes System zur Optimierung des Laserauftragsschweißens entwickelt. Per Laser wird der Pulver-Gas-Strahl so beleuchtet, dass das Kamerasystem die Partikeldichteverteilung erfassen – und Parameter zu Optimierung der Düsen und Prozessparameter daraus ableiten kann. Dagegen hat nLIGHT mit dem Faserlaser Corona additive Pulverbettverfahren im Blick. Corona vereint eine breite Palette an Strahlgrößen und -formen, mit Echtzeitprogrammierbarkeit und geringem Bauraumbedarf, weil die Strahlcharakteristik vollständig innerhalb der Glasfaser abgestimmt wird. Diese Vorteile soll die Technologie im 3D-Printing und in vielen anderen Bereichen der Materialbearbeitung ausspielen. Das möchte auch Advanced Fiber Resources, mit dem Free Clearcut™System. Dabei handelt es sich um Laserfasern, in denen Fiber Bragg Grating (FBG) für wellenlängenselektive Reflexion des Lasers sorgen. Das Besondere an der Lösung der Chinesen: Ihr System kommt ohne externe Stabilisierung und Kühlung aus und kann dennoch 2 kW Pumpenleistung und 1,5 kW Signalleistung aufnehmen.

 
 
 
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