Die eine Laserstrahlquelle für alle Anwendungen wird es nicht geben - denn kein Laser kann wirklich alles leisten. Vielmehr bietet gerade die Vielfalt verschiedener Strahlquellentechnologien ein enormes Potenzial für bestehende und neue Anwendungen. Dies wurde auf dem TRUMPF Technologietag am 27. Januar 2011 in Ditzingen abermals deutlich.
Das Werkzeug Laser erobert nach wie vor neue Anwendungen. Eine ständig wachsende Zahl von zu bearbeitenden Werkstoffen und eine Vielfalt an Prozesslösungen stellen immer differenziertere Anforderungen an das Gesamtsystem aus Strahlquelle und Produktionssystem. Darin sieht Dr. Thomas Harrer, Leiter des TRUMPF Laserapplikationszentrums, allerdings eine Chance für Laseranwender: "Es ist wie überall in der Produktion: Wer die optimale Prozesslösung sucht, muss genau wissen, was er vorhat. Mit der richtigen Kombination aus Produktionssystem und Strahlquelle kann er dann immer mehr Applikationsbereiche immer besser bedienen und dabei mit hohen Produktivitätsgewinnen rechnen. In der Vielfalt der Lasertechnologie steckt daher ein immenses Potenzial für die Anwender."
Wann welchen Laser einsetzen?
In seinem Vortrag ging Harrer der Frage nach, welche Aspekte für den Anwender bei der Wahl des richtigen Lasers eine Rolle spielen. "Neben der Applikation ist es wichtig, auch die Systemtechnik mit in die Planung einzubeziehen", stellte er fest. Denn nur eine optimale Gesamtlösung ermögliche dem Kunden ein Produktionssystem, das ihm die gewünschte Qualität und Wirtschaftlichkeit bietet. Welches Material möchte der Kunde bearbeiten? Wie tief soll geschweißt werden? Wie dick ist das Material, das geschnitten werden soll? Wie schnell möchte der Anwender das Bauteil bearbeiten können? Welche Taktzeiten gibt die Prozesskette vor? In welche Umgebungsbedingungen wird der Laser implementiert? Wie hoch dürfen die Herstellungskosten eines Bauteils sein? "Dies sind nur einige wenige Fragen, die im Vorfeld geklärt werden müssen", so Harrer. Je nachdem, wie die Antworten auf die unterschiedlichen Fragestellungen ausfallen, ist bei einem Kunden der CO2-Laser das Werkzeug der Wahl, bei einem anderen ein Festkörperlaser. Jede Technologie bringt ihre spezifischen Vorteile mit, die sich gezielt nutzen lassen. "Mit unserem Applikationszentrum helfen wir unseren Kunden dabei, die passende Lösung zu finden", betonte Harrer. "Wir stimmen Laserstrahlquelle und Produktionssystem optimal aufeinander ab."
Große Leistung in feiner Umgebung
Kleiner, feiner - von der Medizintechnik bis zum Handy oder Elektronikbauteilen im Automobil: die Nachfrage nach immer feineren Komponenten, die oft empfindlich auf Hitze oder mechanische Belastungen im Fertigungsprozess reagieren oder sich konventionell kaum bearbeiten lassen, wächst. Der Laser hat auch hier ein breites Einsatzfeld. Dabei sind die Anforderungen an Laser, die diese Feinarbeiten leisten können, hoch: Um effektiv zu schweißen und zu schneiden, braucht ein Laser eine stabile Ausgangsleistung, die man fein fokussieren können muss. Die Laser der TruPulse Serie bringen beides mit. "Durch das gepulste Schweißen erreichen wir eine besonders große Flexibilität. Damit können wir verschiedenste Werkstoffe mit unterschiedlichsten Fügegeometrien schweißen. Das gepulste Schweißen wird auch oft als 'kaltes Schweißen' bezeichnet", erläuterte Alexander Hangst vom Produktmarketing der TRUMPF Laser- und Systemtechnik, Ditzingen. Dabei passt man die Schweißgeschwindigkeit an die Bauteiltemperatur beziehungsweise die Wärmeleitfähigkeit des zu schweißenden Materials an. Selbst sehr temperaturempfindliche Bauteile können so geschweißt werden. Bei einem konstanten Verhältnis von Vorschubgeschwindigkeit und Pulsfrequenz bleibt das Schweißnahtergebnis gleich - die thermische Belastung des Bauteils ändert sich jedoch abhängig von den gewählten Parametern.
Dem extrem vielseitigen TruPulse steht im Segment der kleinen und mittleren Laser der Spezialist TruFiber gegenüber. Mit einer Laserleistung von bis zu 400 Watt und einem Fokusdurchmesser von meist 10 bis 100 Mikrometern eignet sich der Faserlaser vor allem für die filigrane Bearbeitung von Teilen. Beim Feinschneiden und Feinschweißen im Dünnblech spielt der TruFiber sein volles Potenzial aus und überzeugt mit hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten von mehreren Metern pro Minute. In den zwei Varianten als Stand-alone-Lösung oder 19-Zoll-Einschub lässt sich der TruFiber schnell in jede Produktionsumgebung einbinden.
Markieren und Mikrobearbeitung
Zwei Faktoren bestimmen die rasante Entwicklung der Beschriftungslaser: die enorme Zunahme an technischen Möglichkeiten und die Entwicklung immer intelligenterer Steuersoftware, mit deren Hilfe auch angelernte Bediener oder voll automatische Systeme optimale Ergebnisse erzielen. "Der Anwender hat heute alle Möglichkeiten bei der Geometrie des zu beschriftenden Objekts. Selbst schwer zugängliche Stellen zu markieren ist kein Problem", sagte Dr. Birgit Faißt, verantwortlich im TRUMPF Laserapplikationszentrum für das Markieren und die Mikrobearbeitung. Die Laser der Baureihe TruMark bieten für jedes Material die richtige Laserwellenlänge.
"Für die Mikrobearbeitung wiederum stellen wir unseren Anwendern die Serien TruMicro 3000, 5000 und 7000 zur Verfügung", erläuterte Faißt. Die TruMicro Serie 5000 beispielsweise arbeitet mit ultrakurzen Pulsen, die nicht länger als einige Pikosekunden andauern. Damit sind diese Laser zur kalten Bearbeitung fähig, und das selbst auf winzigen, temperaturempfindlichen Oberflächen. Schmelze oder Grate lassen sich so vermeiden - ideal für Applikationen etwa aus der Photovoltaik- oder Elektronikbranche. Die kompakten Geräte können leicht in vollautomatisierte Produktionsstrecken mit hohem Durchsatz eingefügt werden und zeichnen sich durch eine hohe Lebensdauer aus. Mit der TruMicro Serie 7000 stehen Hochleistungsnanosekundenlaser für maximale Produktivität bei abtragenden Prozessen zur Verfügung.
Der Klassiker, der sich rechnet
Der CO2-Laser ist nach wie vor die erste Wahl für viele Anwender. "Mit einer Kombination aus hoher Strahlqualität und Laserleistung stehen CO2-Laser für optimale Produktivität und Flexibilität", sagte Dr. Martin Bea, Branchenmanagement TRUMPF Laser- und Systemtechnik. Die CO2-Laser der TruFlow Serie sind immer dann gefragt, wenn es um die Integration in Anlagen zur Bearbeitung extrem dicker Bleche geht. Sie erreichen zuverlässig Leistungen bis 20 Kilowatt für Schneid- oder Schweiß- und Hybridschweiß-Applikationen. Wo Laserleistungen bis zwei Kilowatt genügen, ist zudem der TruCoax eine interessante Strahlquelle. Dank seines Aufbaus ist er sehr kompakt, robust und praktisch wartungsfrei. So lässt er sich in vielen Anlagen unmittelbar am Einsatzort integrieren und sorgt für einen kurzen, einfachen Strahlgang. Mit einer ausgewogenen Balance zwischen erzeugter Laserleistung und Fokussierbarkeit eigenen sich sowohl der TruFlow als auch der TruCoax für eine Vielzahl an Applikationen im Bereich des Schweißens und Schneidens - mit sehr guter Schneidleistung sowohl bei dünnen als auch dicken Blechen. "Pro Schnittmeter verursacht der CO2-Laser dabei minimale Kosten für den Anwender", betonte Bea.
Scheibenlaser ideal für Anwendungen im Multikilowattbereich
"Den Alleskönner unter den verschiedenen Lasertechnologien gibt es nicht", bestätigte auch Marco Holzer vom Produktmarketing der TRUMPF Laser- und Systemtechnik. "Aber der Scheibenlaser deckt im Hochleistungsbereich ein sehr großes Anwendungsspektrum ab." Das gilt, so Holzer, vor allem, seit der Scheibenlaser über vergleichbare Strahlqualitäten wie ein CO2-Laser verfügt. Ob sich CO2- oder
Scheibenlaser für einen bestimmten Prozess besser eignen, entscheidet sich daher heute oft nicht mehr nur an der Strahlqualität, sondern an Werkstoffart und -dicke, Applikation und Wirtschaftlichkeitsrechnung. "Ein großer Vorteil des Scheibenlasers gegenüber anderen Strahlquellen ist die extrem hohe Lebensdauer der Pumpdioden", sagte Holzer. "Zusammen mit niedrigen Investitions- und Betriebskosten sowie dem geringen Flächenbedarf ist das ein schlagkräftiges Argument bei der Gesamtwirtschaftlichkeitsberechnung." Dazu trägt auch die einfache Wartung des Lasers bei, denn alle Komponenten lassen sich - falls nötig - vom Anwender selbst durch simple Handgriffe austauschen.
"Bei Applikationen, die Leistungen im unteren Kilowattbereich erfordern, wächst zudem mit dem TruDiode derzeit eine interessante zusätzliche Strahlquelle heran", fuhr Holzer fort. Hochleistungsdiodenlaser wie der TruDiode seien kaum zu schlagen, wenn es um Wirkungsgrad und kompakten Aufbau gehe. Nur habe ihnen lange die Brillanz für Schweißapplikationen in der Blechbearbeitung gefehlt. Mit der TruDiode Serie steht aber nun eine Strahlquelle zur Verfügung, die insbesondere dort erste Wahl ist, wo geringe Einschweißtiefen von bis zu 4 mm benötigt werden. Hier werden bislang noch oft die wenig effizienten lampengepumpten Stablaser eingesetzt. "Aktuell reden wir über Ausgangsleistungen von bis zu 3 Kilowatt und einem Strahlparameterprodukt von 30 mm*mrad", erklärte Marco Holzer. "Und wir stehen hier erst am Anfang einer vielversprechenden Entwicklung."
Das Werkzeug Laser erobert nach wie vor neue Anwendungen. Eine ständig wachsende Zahl von zu bearbeitenden Werkstoffen und eine Vielfalt an Prozesslösungen stellen immer differenziertere Anforderungen an das Gesamtsystem aus Strahlquelle und Produktionssystem. Darin sieht Dr. Thomas Harrer, Leiter des TRUMPF Laserapplikationszentrums, allerdings eine Chance für Laseranwender: "Es ist wie überall in der Produktion: Wer die optimale Prozesslösung sucht, muss genau wissen, was er vorhat. Mit der richtigen Kombination aus Produktionssystem und Strahlquelle kann er dann immer mehr Applikationsbereiche immer besser bedienen und dabei mit hohen Produktivitätsgewinnen rechnen. In der Vielfalt der Lasertechnologie steckt daher ein immenses Potenzial für die Anwender."
Wann welchen Laser einsetzen?
In seinem Vortrag ging Harrer der Frage nach, welche Aspekte für den Anwender bei der Wahl des richtigen Lasers eine Rolle spielen. "Neben der Applikation ist es wichtig, auch die Systemtechnik mit in die Planung einzubeziehen", stellte er fest. Denn nur eine optimale Gesamtlösung ermögliche dem Kunden ein Produktionssystem, das ihm die gewünschte Qualität und Wirtschaftlichkeit bietet. Welches Material möchte der Kunde bearbeiten? Wie tief soll geschweißt werden? Wie dick ist das Material, das geschnitten werden soll? Wie schnell möchte der Anwender das Bauteil bearbeiten können? Welche Taktzeiten gibt die Prozesskette vor? In welche Umgebungsbedingungen wird der Laser implementiert? Wie hoch dürfen die Herstellungskosten eines Bauteils sein? "Dies sind nur einige wenige Fragen, die im Vorfeld geklärt werden müssen", so Harrer. Je nachdem, wie die Antworten auf die unterschiedlichen Fragestellungen ausfallen, ist bei einem Kunden der CO2-Laser das Werkzeug der Wahl, bei einem anderen ein Festkörperlaser. Jede Technologie bringt ihre spezifischen Vorteile mit, die sich gezielt nutzen lassen. "Mit unserem Applikationszentrum helfen wir unseren Kunden dabei, die passende Lösung zu finden", betonte Harrer. "Wir stimmen Laserstrahlquelle und Produktionssystem optimal aufeinander ab."
Große Leistung in feiner Umgebung
Kleiner, feiner - von der Medizintechnik bis zum Handy oder Elektronikbauteilen im Automobil: die Nachfrage nach immer feineren Komponenten, die oft empfindlich auf Hitze oder mechanische Belastungen im Fertigungsprozess reagieren oder sich konventionell kaum bearbeiten lassen, wächst. Der Laser hat auch hier ein breites Einsatzfeld. Dabei sind die Anforderungen an Laser, die diese Feinarbeiten leisten können, hoch: Um effektiv zu schweißen und zu schneiden, braucht ein Laser eine stabile Ausgangsleistung, die man fein fokussieren können muss. Die Laser der TruPulse Serie bringen beides mit. "Durch das gepulste Schweißen erreichen wir eine besonders große Flexibilität. Damit können wir verschiedenste Werkstoffe mit unterschiedlichsten Fügegeometrien schweißen. Das gepulste Schweißen wird auch oft als 'kaltes Schweißen' bezeichnet", erläuterte Alexander Hangst vom Produktmarketing der TRUMPF Laser- und Systemtechnik, Ditzingen. Dabei passt man die Schweißgeschwindigkeit an die Bauteiltemperatur beziehungsweise die Wärmeleitfähigkeit des zu schweißenden Materials an. Selbst sehr temperaturempfindliche Bauteile können so geschweißt werden. Bei einem konstanten Verhältnis von Vorschubgeschwindigkeit und Pulsfrequenz bleibt das Schweißnahtergebnis gleich - die thermische Belastung des Bauteils ändert sich jedoch abhängig von den gewählten Parametern.
Dem extrem vielseitigen TruPulse steht im Segment der kleinen und mittleren Laser der Spezialist TruFiber gegenüber. Mit einer Laserleistung von bis zu 400 Watt und einem Fokusdurchmesser von meist 10 bis 100 Mikrometern eignet sich der Faserlaser vor allem für die filigrane Bearbeitung von Teilen. Beim Feinschneiden und Feinschweißen im Dünnblech spielt der TruFiber sein volles Potenzial aus und überzeugt mit hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten von mehreren Metern pro Minute. In den zwei Varianten als Stand-alone-Lösung oder 19-Zoll-Einschub lässt sich der TruFiber schnell in jede Produktionsumgebung einbinden.
Markieren und Mikrobearbeitung
Zwei Faktoren bestimmen die rasante Entwicklung der Beschriftungslaser: die enorme Zunahme an technischen Möglichkeiten und die Entwicklung immer intelligenterer Steuersoftware, mit deren Hilfe auch angelernte Bediener oder voll automatische Systeme optimale Ergebnisse erzielen. "Der Anwender hat heute alle Möglichkeiten bei der Geometrie des zu beschriftenden Objekts. Selbst schwer zugängliche Stellen zu markieren ist kein Problem", sagte Dr. Birgit Faißt, verantwortlich im TRUMPF Laserapplikationszentrum für das Markieren und die Mikrobearbeitung. Die Laser der Baureihe TruMark bieten für jedes Material die richtige Laserwellenlänge.
"Für die Mikrobearbeitung wiederum stellen wir unseren Anwendern die Serien TruMicro 3000, 5000 und 7000 zur Verfügung", erläuterte Faißt. Die TruMicro Serie 5000 beispielsweise arbeitet mit ultrakurzen Pulsen, die nicht länger als einige Pikosekunden andauern. Damit sind diese Laser zur kalten Bearbeitung fähig, und das selbst auf winzigen, temperaturempfindlichen Oberflächen. Schmelze oder Grate lassen sich so vermeiden - ideal für Applikationen etwa aus der Photovoltaik- oder Elektronikbranche. Die kompakten Geräte können leicht in vollautomatisierte Produktionsstrecken mit hohem Durchsatz eingefügt werden und zeichnen sich durch eine hohe Lebensdauer aus. Mit der TruMicro Serie 7000 stehen Hochleistungsnanosekundenlaser für maximale Produktivität bei abtragenden Prozessen zur Verfügung.
Der Klassiker, der sich rechnet
Der CO2-Laser ist nach wie vor die erste Wahl für viele Anwender. "Mit einer Kombination aus hoher Strahlqualität und Laserleistung stehen CO2-Laser für optimale Produktivität und Flexibilität", sagte Dr. Martin Bea, Branchenmanagement TRUMPF Laser- und Systemtechnik. Die CO2-Laser der TruFlow Serie sind immer dann gefragt, wenn es um die Integration in Anlagen zur Bearbeitung extrem dicker Bleche geht. Sie erreichen zuverlässig Leistungen bis 20 Kilowatt für Schneid- oder Schweiß- und Hybridschweiß-Applikationen. Wo Laserleistungen bis zwei Kilowatt genügen, ist zudem der TruCoax eine interessante Strahlquelle. Dank seines Aufbaus ist er sehr kompakt, robust und praktisch wartungsfrei. So lässt er sich in vielen Anlagen unmittelbar am Einsatzort integrieren und sorgt für einen kurzen, einfachen Strahlgang. Mit einer ausgewogenen Balance zwischen erzeugter Laserleistung und Fokussierbarkeit eigenen sich sowohl der TruFlow als auch der TruCoax für eine Vielzahl an Applikationen im Bereich des Schweißens und Schneidens - mit sehr guter Schneidleistung sowohl bei dünnen als auch dicken Blechen. "Pro Schnittmeter verursacht der CO2-Laser dabei minimale Kosten für den Anwender", betonte Bea.
Scheibenlaser ideal für Anwendungen im Multikilowattbereich
"Den Alleskönner unter den verschiedenen Lasertechnologien gibt es nicht", bestätigte auch Marco Holzer vom Produktmarketing der TRUMPF Laser- und Systemtechnik. "Aber der Scheibenlaser deckt im Hochleistungsbereich ein sehr großes Anwendungsspektrum ab." Das gilt, so Holzer, vor allem, seit der Scheibenlaser über vergleichbare Strahlqualitäten wie ein CO2-Laser verfügt. Ob sich CO2- oder
Scheibenlaser für einen bestimmten Prozess besser eignen, entscheidet sich daher heute oft nicht mehr nur an der Strahlqualität, sondern an Werkstoffart und -dicke, Applikation und Wirtschaftlichkeitsrechnung. "Ein großer Vorteil des Scheibenlasers gegenüber anderen Strahlquellen ist die extrem hohe Lebensdauer der Pumpdioden", sagte Holzer. "Zusammen mit niedrigen Investitions- und Betriebskosten sowie dem geringen Flächenbedarf ist das ein schlagkräftiges Argument bei der Gesamtwirtschaftlichkeitsberechnung." Dazu trägt auch die einfache Wartung des Lasers bei, denn alle Komponenten lassen sich - falls nötig - vom Anwender selbst durch simple Handgriffe austauschen.
"Bei Applikationen, die Leistungen im unteren Kilowattbereich erfordern, wächst zudem mit dem TruDiode derzeit eine interessante zusätzliche Strahlquelle heran", fuhr Holzer fort. Hochleistungsdiodenlaser wie der TruDiode seien kaum zu schlagen, wenn es um Wirkungsgrad und kompakten Aufbau gehe. Nur habe ihnen lange die Brillanz für Schweißapplikationen in der Blechbearbeitung gefehlt. Mit der TruDiode Serie steht aber nun eine Strahlquelle zur Verfügung, die insbesondere dort erste Wahl ist, wo geringe Einschweißtiefen von bis zu 4 mm benötigt werden. Hier werden bislang noch oft die wenig effizienten lampengepumpten Stablaser eingesetzt. "Aktuell reden wir über Ausgangsleistungen von bis zu 3 Kilowatt und einem Strahlparameterprodukt von 30 mm*mrad", erklärte Marco Holzer. "Und wir stehen hier erst am Anfang einer vielversprechenden Entwicklung."
