Kupferschweißen im Elektronikumfeld, Beschichten von Bremsscheiben und Windkraftanlagen-Bauteilen sowie Trocknen für die Batteriefertigung – diese Anwendungsgebiete stehen im Mittelpunkt des Laserline Messeauftritts auf der Laser World of Photonics 2023. Zu den Highlights gehört dabei die Vorstellung des ersten blauen Diodenlasers mit 4 kW CW-Ausgangsleistung. Er wurde vor allem für die Bearbeitung bzw. additive Fertigung von Kupferbauteilen konzipiert und repräsentiert die derzeit höchste Leistungsklasse von Industrielasern im blauen Wellenlängenspektrum.
Wie alle blauen Laserline Diodenlaser agiert auch der 4 kW-Laser mit einer Wellenlänge von 445 nm, die von Kupferlegierungen fünfmal besser absorbiert wird als Infrarotstrahlung und dadurch ein nahezu perfektes Schmelzbad ohne Poren ausbildet. Die Leistungssteigerung ermöglicht sowohl im Schweißen als auch in der Additiven Fertigung noch einmal deutlich energieeffizientere und schnellere Abläufe.
Zudem gehen mit der neuen Leistungsklasse fertigungstechnische Optimierungen einher, die es ermöglichen, die Produktionszahlen der Lasersysteme zu steigern und die Marktpreise dauerhaft zu senken, was den Einsatz blauer Laser zukünftig noch attraktiver macht. Dass sich überdies auch die Anwendungsmöglichkeiten kontinuierlich erweitern, zeigt neben dem 4 kW System ein neuer gepulster blauer 200W-Diodenlaser für Halbleiterapplikationen, der als Prototyp am Messestand zu sehen sein wird.
Zukunftsweisende Beschichtungsanwendungen mit upgrade-fähigen Infrarotlasern
Zweites Fokusthema des Laserline Messeauftritts sind laserbasierte Beschichtungs-Lösungen, insbesondere für rotationssymetrische Bauteile wie Bremsscheiben für Straßen- und Schienenfahrzeuge oder Gleitlagerbolzen für Planetengetriebe von Windkraftanlagen (WKA). Beide Techniken tragen wesentlich zum Umwelt- und Klimaschutz bei: Diodenlaserbasierte Antikorrosions- und Verschleißschutzbeschichtungen reduzieren die von Bremsscheiben und Bremsbelägen verursachten gesundheitsgefährdenden Feinstäube um bis zu 90 Prozent.
Bei WKA-Gleitlagern ermöglichen Diodenlaser ressourcen- und werkstückschonende Beschichtungen mit hoher Standzeit, was den Rohstoffverbrauch senkt und die Lebensdauer der für die Energiewende elementaren Anlagen deutlich erhöht.
Die in beiden Anwendungsbereichen eingesetzten, am Messestand ausgestellten Infrarotlaser der Laserline LDF Serie zeichnen sich durch ihre flexible Skalierbarkeit aus und lassen sich auch im Feld jederzeit aufrüsten. Nach erfolgreicher Prozessetablierung ist es dann beispielsweise problemlos möglich, ein Leistungsupgrade von 12 auf 24 kW vorzunehmen und dadurch die Geschwindigkeit des Beschichtungsprozesses in etwa zu verdoppeln.
Eine weitere Produktneuheit, die auf der Laser World of Photonics erstmals ausgestellt wird, ist ein 10 kW Diodenlaser der Baureihe LDM im 19“-Format. Insbesondere Integratoren können diese Bauform sehr einfach und vorteilhaft in bestehende Maschinenkonzepte für Schweiss- und Beschichtungsanwendungen implementieren. Beim neuen 19‘‘-Laser ist es Laserline zudem gelungen, eine Packungsdichte von 9,6 dm3/kW zu realisieren. Das bedeutet, dass für 1 kW Laserleistung weniger als 10 Liter Bauraum benötigt werden – und damit nur ein Drittel des Raums, den vergleichbare Faserlaser beanspruchen.
Laser Drying für die Fertigung von Lithium-Ionen-Batterien
Abgerundet wird die Laserline Messepräsentation schließlich durch die Vorstellung eines diodenlaserbasierten Trocknungsverfahrens, das die emissionsarme und wirtschaftliche Serienfertigung von Lithium-Ionen-Batterien unterstützt. Es wurde unter Federführung von Laserline im Rahmen des IDEEL Projekts (Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production) entwickelt und macht erstmals eine Herstellung lasergetrockneter Anoden und Kathoden im Rolle-zu-Rolle-Verfahren möglich.
Der Diodenlaser mit seiner homogenen und präzisen Strahlformung ergänzt bzw. ersetzt hierbei das bis dato marktbeherrschende konvektive Trocknen und senkt den Gesamtenergiebedarf des Trocknungsprozesses um mehr als 25 Prozent. Verglichen mit herkömmlichen GigaFab-Trocknungsstrecken mit Anschlusswerten von über 1000 kW ermöglicht das neue Verfahren dadurch letztlich eine signifikante Reduktion der prozessbedingten CO2-Emissionen.
Laserline auf der Laser World of Photonics 2023 in Halle B3, Stand 305
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