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Success stories

 

Der einfachste und ökologischste Laser

Gesteigerte Effizienz, Reduzierung des Verbrauchs und nahezu vollständiger Wegfall der Entsorgung abgenutzter Bauteile - der Faserlaser ist ein Inbegriff der „Green Technology“


Faserlaser bietet viele Vorteile

Die so genannte "Green Technology" ist nicht länger nur Ziel, sondern Realität. Vom Biegen bis hin zum Schneiden liebäugelt die BLM Group mit ökologischen Anwendungen und bietet eine Bandbreite an Maschinen und Lösungen, die mit einem mittlerweile unabdingbaren Plus an Vebrauchsreduzierung aufwarten. Während im Bereich der herkömmlichen Prozesse die vollelektrischen Antriebe eine Grenze zwischen gestern und heute zogen, werden wir im Bereich des neuartigen Schneidens Zeugen davon, wie sich die Lasertechnologie rapide durchsetzt, die als Inbegriff grüner Technologie bezeichnet werden kann. Inspired for Tube traf Stefano Cattaneo, den Geschäftsführer von IPG Photonics Italy, dem Unternehmen, das in Italien Begründer dieser revolutionären Erneuerungen war. Er erklärte uns die Ziele, die hinter diesem Phänomen stecken, und erklärte uns, wieso ein Laserbündel, das im Inneren einer Faser erzeugt wird, tatsächlich als "ökologisch" bezeichnet werden kann.

Könnten Sie uns zu Anfang einen kurzen Überblick darüber geben, was eigentlich ein Faserlaser ist?

Sagen wir, es handelt sich um eine Form der Laser in festem Zustand, den Einzigen in dieser Kategorie, bei dem Laserstrahlung direkt im Inneren der Faser erzeugt wird. Diese bleibt dort, bis sie in den Arbeitsbereich abgegeben wird, um dort das jeweilige Werkstück zu schweißen, zu schneiden oder zu markieren. Dies ist ein sehr wichtiger Aspekt, denn heutzutage wird der Begriff Faser doch sehr inflationär gebraucht. Es ist eine Sache, ein Laserbündel im Inneren einer Faser zu erzeugen, und eine andere, es in einem außerhalb derselben befindlichen Hohlraum zu erzeugen und es in dem Moment in die Faser der Laserquelle zu transportieren, wenn es für die jeweilige Anwendung in den Arbeitsbereich gebracht wird. Um Ihnen eine Vorstellung zu geben: letztes Jahr haben wir einen Laser zu 10 kW in einer Faser zu etwa 13/14 μm vorgestellt. Im Gegensatz dazu ist es undenkbar, eine Laserleistung von 10 kW außerhalb zu erzeugen und das Bündel dann in eine so kleine Faser zu transportieren, denn diese würde wie ein Streichholz abbrennen. Einige sprechen auf dem Markt fälschlicherweise davon, es gebe zwei innovative Laserarten in festem Zustand, "die Faser" und "den Scheibenlaser" als Weiterentwicklung des YAG-Lasers. Die Faser ist jedoch anders, denn hierbei handelt es sich um eine völlig neuartige Technologie, die aus verschiedenen Gründen entwickelt wurde und einen ganz eigenen Entwicklungsweg durchlaufen hat.

Aus welchem Grund benötigt der Faserlaser bei gleichen Ergebnissen eine geringere Leistung?

Hier weist der Faserlaser zwei bedeutende Vorzüge auf: vor allem die Wellenlänge im nahen Infrarotbereich, die von den Werkstoffen besser absorbiert wird, als die des CO2-Lasers, die im mittleren Infrarotbereich liegt. Dagegen wird sie von Kunststoffen überhaupt nicht absorbiert, weshalb sich für Bearbeitungen von Kunststoff oder Holz nur eine Möglichkeit bietet. Bei Metallen bietet die "Faser" dagegen eine optimale Absorption, und das ermöglicht die Bearbeitung auch hochreflektierender Materialien, die mit dem CO2-Laser nicht gut geschnitten werden können, wie z. B. Kupfer, Messing und Aluminium. Der andere Vorteil ist die hohe Qualität des erzeugten La-serbündels und somit die Möglichkeit sehr kleiner Fokuspunkte für Bearbeitungen mit sehr hoher Leistungsdichte. Zudem sollte man unterscheiden zwischen technologischen Vorzügen und solchen, die den Prozess betreffen. Was die Technologie betrifft, so ist der Faserlaser kompakter, effizienter und zuverlässiger. Dadurch sinken die Betriebskosten für die Laserquelle. Man kann sagen, dass der Faserlaser eine Effizienz von etwa 30% hat, gegenüber 8/10% beim CO2-Laser. Darüber hinaus entfallen die Wartungskosten nahezu vollständig: hier sind keinerlei Eingriffe nötig, denn keine der Komponenten unterliegt einem Verschleiß, wie es dagegen bei Spiegeln und Linsen der Fall ist. Was die Prozesse anbelangt, so kann man somit sagen, dass der Faserlaser schneller und mit geringerer Leistung arbeitet und daher einen niedrigeren Verbrauch aufweist. Gleichzeitig kann man jedoch nicht pauschal sagen, dass ein Faserlaser zu 2 kW so schneidet wie ein CO2-Laser zu 4 kW. Bei geringen Dicken ist "die Faser" doppelt so schnell, bei mittleren Dicken sind beide in etwa gleich, und bei großen Dicken machen die 4 kW den Unterschied. Die beiden weisen unterschiedliche Verhalten auf, daher ist es schwer, den wirtschaftlichen Vorteil der einen oder anderen Technologie abzuschätzen oder genau zu beziffern, ohne Bezug zu einer bestimmten Anwendung. Einen grundlegenden Vorteil der Faserlaserquellen möchte ich jedoch noch hervorheben: sie machen den Einsatz des Lasers einfach. Alles in allem muss man nicht mehr wissen, was ein Laser ist, sondern man muss sich nur noch im Klaren darüber sein, wie die Maschine und die umzusetzenden Prozesse funktionieren, denn hier ist der Laser nur noch ein Werkzeug, das - nebenbei gesagt auch mit recht einfachen Einstellungen - auf das System montiert wird.

Lasertube und Faserlaserquelle sind also eine lohnende Verbindung?

Wenn man bedenkt, dass wir es hier mit 3D-Anwendungen zu tun haben, bei denen mittlerweile ein absolutes Präzisions- und Kontrollniveau erreicht wurde - zumindest bei ADIGE - passen die Eigenschaften des Faserlasers sehr gut in das Laserschneiden von Rohren. Außerdem handelt es sich um Anwendungen, die oft eine sehr hohe ästhetische Qualität erfordern, und hier wird der Faserlaser mit seinen sehr kleinen Fokuspunkten und seiner hohen Leistungsdichte zu einem wertvollen Verbündeten. Darüber hinaus werden die meisten Schneideanwendungen an Rohren mittleren bis kleinen Durchmessers durchgeführt, und hier liefert der Faserlaser die besten Leistungen. Dass er die Bearbeitung reflektierender Werkstoffe ermöglicht, kann zudem für die Erschließung neuer Absatzmärkte sehr wichtig sein.

Ein Vorwurf, der gegenüber dem Faserlaser häufig geäußert wird, ist seine angeblich höhere Sensibilität gegenüber dem Phänomen der Bündelreflektion. Stimmt das?

Hierbei handelt es sich um ein Phänomen, das umgekehrt proportional zur Leistungsdichte ist. Es ist umso höher, je niedriger die Leistungsdichte. Nehmen wir also an, man arbeitet mit gleicher Leistung mit einem Faserlaser und einem anderen Laser in festem Zustand, dann arbeitet man auf der einen Seite mit einer Transportfaser zu 10/20 μm und auf der anderen mit einer zu 200 μm. Die Leistungsdichte ist dann enorm unterschiedlich, und das Risiko eventueller Reflektionen ist im Fall der größeren Faser höher. Allerdings würde im Falle eines solchen Phänomens, das nicht von vornherein ausgeschlossen werden kann, die Laserquelle keinesfalls beschädigt, denn die Transportfaser würde als erste abbrennen. Das reflektierte Bündel würde dadurch nicht im Inneren des Hohlraums für die Lasererzeugung ankommen.

 
 
 
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