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Faserlaserschweißen neu gedacht und gemacht

April 2019 — Coherents „Clean Weld“-Konzept könnte beim Schweißen mit Faserlaser Spritzer bis zu 80 % vermindern sowie Rissbildung und Porosität gegen Null treiben. Neben der verbesserten Prozesskonstanz sind Schweißvorgänge bei 40 % weniger Laserleistung möglich.

Fiber laser welding rethought and redesigned

Coherent’s “Clean Weld” concept could reduce spatter by up to 80% when welding with fiber lasers and drive cracking and porosity towards zero. In addition to improved process constancy, welding processes are possible with 40% less laser power.

„Faserlaser werden zum Schweißen seit über einem Jahrzehnt eingesetzt. Viele Anwender versuchen, dabei die Qualität der Bauteile, den Durchsatz in der Produktion und die Prozesskosten weiter zu optimieren“ berichtet Frank Gäbler, bei Coherent Director of Product Marketing. Sein Unternehmen biete eine Lösung, die integriert sei und weit mehr als nur den Laser umfasse. Dies sei erforderlich, da es neben dem Laser selbst zahlreiche Faktoren gibt, die den Schweißprozess beeinflussen. 

Ziel ist, die Stabilität des Schmelzbads während des Schweißablaufs zu kontrollieren und zu maximieren. Denn hierdurch würden gute Ergebnisse erzielt, sagt Gäbler. Dies zu erreichen, kann eine Reihe von Verfahrenstechniken erfordern. Sie reichen von der Intensitätsverteilung des fokussierten Laserpunkts über die geschickte Bewegung und Modulation des Laserstrahls bis hin zu anderen Faktoren wie der Gaszu- und abfuhr. 

Clean Weld deckt diese Bereiche ab. Die Vorteile des Konzepts greifen dann beispielsweise beim spaltfreien Schweißen von verzinktem Stahl, beim Fügen von Komponenten für den Fahrzeugantriebsstrang sowie beim Schweißen von Aluminium und Kupfer für Elektroauto-Batterien. Das Konzept bringt das Know-how aus verschiedenen Geschäftsbereichen des Unternehmens auf den Punkt, um beim Faserlaserschweißen bessere Ergebnisse und höheren Durchsatz bei geringeren Produktionskosten zu erzielen. Hierzu gehört die Bereitstellung neuer Strahlintensitäts-Profile, einschließlich der neuen „ARM“ (Adjustable Ring Mode)-Faserlaserreihe. Die Transportfaser dieser Laser ist ein kreisförmiger Kern, den ein weiterer Faserkern mit ringförmigem Querschnitt umgibt.

ARM-Faserlaser der Highlight-Serie gibt es derzeit im Leistungsbereich von 2,5 kW bis 10 kW. Die Leistung in der Mitte und im Ring kann bei Bedarf über einen Bereich von 1 % bis 100 % der maximalen Nennleistung unabhängig voneinander eingestellt werden. Sowohl der Kern- als auch der Ringstrahl können unabhängig voneinander mit einer Wiederholungsrate bis zu 5 kHz moduliert werden. Das Zusammenspiel von optimierter Strahlführungsoptiken und Fokussierköpfe, Anwendungs-Know-how und unternehmenseigenen Möglichkeiten bei der Entwicklung neuer Anwendungsbereiche ergeben ein maßgeschneidertes Laserschweiß-Paket, das bestmöglich auf seinen jeweiligen Prozess abgestimmt ist. Das gezielte Einbringen von Laserleistung maximiert die Prozesskontrolle und führt zu gleichbleibender Schweißnahtqualität.  

Prozesskontrolle mit „Highlight SQD“

Weitere Neuerung des Unternehmens sind die „Highlight SQD“-Faserlaser mit integriertem „Smart“-QD-Faserstecker. Sie haben leichte und kompakte Prozesssensoren, die direkt in den Faserstecker integriert sind. Die Sensoren liefern Information, um wichtige Prozessereignisse wie den Abschluss des Einstechvorgangs, einen Schneidabbruch oder die Bildung von Plasma zu signalisieren. Beim Schweißen können dank dieser Technologie Mängel früher erkannt werden wie Poren, fehlerhafte Verbindungsstellen oder unzureichende Einschweißtiefen. Diese Daten können dann von Qualitätsmanagement-Systemen genutzt werden, um die Produktivität zu steigern, den Ausschuss und die Nachbearbeitung zu reduzieren sowie die Produktionskosten zu senken.

Coherent wurde 1966 gegründet und ist ein führender Anbieter von Lasern und laserbasierten Lösungen für Industrie und Wissenschaft. Das Angebot an Lasern, das in Wellenlänge und Ausgangsleistung variiert, ist fein genug für DNA-Untersuchungen, ausreichend präzise für die Mikroelektronik und stark genug für das Schneiden großer Materialstärken. 2016 hatte Coherent den Hersteller Rofin übernommen sowie 2018 die O.R. Lasertechnologie.

Coherent Deutschland GmbH
Dieselstraße 5b
64807 Dieburg
Ansprechpartner ist Frank Gäbler
Tel.: +49 6071 968-0
info@coherent.com
www.coherent.de

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