Durch den Einsatz von Hochleistungslaserdioden, die direkt als Laserquelle für Oberflächenbearbeitung eingesetzt werden können, wird weltweit an der Entwicklung dieser Systeme gearbeitet. Aufgrund ihrer schlechten Strahlqualität sind sie den Festkörperlasern für Schneiden und Schweißen aber deutlich unterlegen. Im Karosseriebau wäre ein Einsatz beim Hartlöten denkbar, wenn sich die Strahlqualität verbessert. Durch ihre gute Strahlqualität interessant sind zwei Konzepte diodengepumpter Festkörperlaser, zum einen der lampengepumpte Stablaser, bei dem die Lampen durch Diodenlaser ersetzt werden und der Scheibenlaser, bei dem das aktive Lasermedium in Scheibengeometrie Kühlkonzepte zulässt, durch die die Strahlqualität deutlich verbessert werden kann. Realisiert worden sind Module mit einer Leistung von 500 W und 1 kW. Neben dem Potential zu höherer Leistung lässt sich die deutlich bessere Strahlqualität des Scheibenlasers in vielfältiger Weise für den Bearbeitungsprozess nutzen. Die Reduzierung des Fokusdurchmessers lässt sich in höhere Vorschubgeschwindigkeiten und damit kürzere Taktzeiten bei geringerem Wärmeeintrag umsetzen. Beim Aluminium-Schweißen wird zudem bei kleinem Fokus die Schwellintensität leichter erreicht. Auch beim Schneiden dünner Bleche bringt ein kleiner Fokusdurchmesser Vorteile bezüglich der Schneidgeschwindigkeit. Beim Schneiden oder Schweißen dicker Bleche wird die bessere Strahlqualität des Scheibenlasers eher in Arbeitsabstand und Schärfentiefe umgesetzt werden. Während bei Stabsystemen Fokusdurchmesser, Arbeitsabstand und Optikbaugröße oftmals limitierende Prozessfaktoren darstellen, bietet der Scheibenlaser das Potential, diese Grenzen deutlich zu verschieben. Neu angedachte Verfahren wie Remote Schweißen mit Festkörperlasern werden erst mit dem Scheibenlaser möglich. Fokusdurchmesser unter einem Millimeter bei Arbeitsabständen von etwa einem Meter garantieren einen stabilen Bearbeitungsprozess. Die Zusammenführung unterschiedlicher Scheibenlasermodule durch Faserbündelung lässt sich nicht nur zur Leistungsskalierung benutzen, sondern auch zur Generierung einer prozessangepassten Intensitätsverteilung mit Hilfe der Fokusmatrixtechnik.
Neue Perspektiven in der Entwicklung von Lasersystemen für den Karosseriebau
2000
9 Seiten, 11 Bilder, 7 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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