9. Juli 2024 | Neuigkeiten & Hinweise:
Weltweit höchste Ausgangsleistung von 6 kW bei einem blauen Direktdiodenlaser erreicht
Weltweit erste Implementierung einer Funktion zur Anpassung der Bestrahlungsstrahlform
Die Shimadzu Corporation hat mit ihrem blauen Diodenlaser BLUE IMPACT die weltweit höchste Leistung von 6 kW erzielt. Zudem ist der Laser weltweit erstmals mit einer „On-Demand-Profilsteuerung“ ausgestattet, die es ermöglicht, die Form des Bestrahlungsstrahls an das jeweilige Bearbeitungsziel anzupassen. Dies gewährleistet stabiles Schweißen auch bei hoher Leistung und ermöglicht eine Bearbeitung mit hoher Qualität und hohem Durchsatz. Die 6 kW Leistung des blauen Diodenlasers entsprechen etwa dem Vierfachen der Leistung, die im Geschäftsjahr 2020 in einem Projekt der NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) erzielt wurde.
Mit der zunehmenden Elektrifizierung von Automobilen werden wichtige Komponenten wie Motoren und Getriebe durch Elektromotoren und Batterien ersetzt. Dies führt zu einer steigenden Nachfrage nach der Bearbeitung von Reinkupfermaterialien mit hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit. Im Vergleich zu den in der konventionellen Laserbearbeitung verwendeten Infrarotlasern weisen blaue Laser mit einer Wellenlänge von 400 bis 460 nm eine höhere optische Absorptionseffizienz für Metalle auf und eignen sich daher als Lichtquelle für die Bearbeitung von Reinkupfer. Darüber hinaus bieten Diodenlaser im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Ansprechgeschwindigkeit, Fernbedienbarkeit und Wartungsfreiheit. Der blaue Diodenlaser ist somit ein unverzichtbares Werkzeug zum Schweißen von Reinkupfermaterialien und wird für die breite Akzeptanz von Elektrofahrzeugen (EVs) von großer Bedeutung sein.
Der 6-kW-Blau-Direktdiodenlaser besteht aus einem neu entwickelten 1-kW-Blau-Direktdiodenlaser und einem einzigartigen Bearbeitungskopf, der das Ausgangslicht von sechs identischen Lasern bündelt. Die Ausgangsfaser des 1-kW-Blau-Direktdiodenlasers hat eine rechteckige Kernform (200 µm × 400 µm). Im Gegensatz zu einer herkömmlichen kreisförmigen Form, die beim Scannen zu Unterschieden in der Wärmeübertragung zwischen Zentrum und Rand führt, ermöglicht die rechteckige Bestrahlungsform eine gleichmäßige Erwärmung über die gesamte Fläche. Die hohe Helligkeit durch die vergrößerte Bestrahlungsfläche gewährleistet eine stabile und schnelle Bearbeitung. Darüber hinaus nutzt das System die weltweit erste On-Demand-Profilsteuerungstechnologie, die die Ausgangsleistung und die Strahlposition jedes der sechs gebündelten Laser unabhängig voneinander steuert. Durch die Anpassung der Laserstrahlen an die Werkstückform – ein starker Strahl wird auf das Zentrum des Schmelzbereichs gerichtet, ein schwächerer Strahl um das Zentrum herum – wird die Streuung geschmolzener Metallpartikel beim Schweißen reduziert und eine hochwertige Bearbeitung erzielt.
Shimadzu beteiligt sich seit dem Geschäftsjahr 2016 an einem NEDO-Projekt zur Bearbeitungstechnologie mit hochbrillanten und hocheffizienten Lasern. In Zusammenarbeit mit Professor Masahiro Tsukamoto von der Forschungsabteilung für Lasermaterialbearbeitung am Institut für Füge- und Schweißtechnik der Universität Osaka wurde eine einzigartige Technologie entwickelt, die die Leistung mehrerer blauer Diodenlaser kombiniert, um die für eine Laserbearbeitungslichtquelle erforderliche hohe Brillanz und Ausgangsleistung zu erzielen. Shimadzu arbeitet derzeit mit einem führenden Werkzeugmaschinenhersteller an der praktischen Anwendung dieser Technologie. Auf Basis der über Jahre entwickelten BLUE IMPACT-Technologie wird Shimadzu eine Lichtquelle entwickeln, die zum Schweißen von Motoren, Batterien, Wechselrichtern und anderen Komponenten von Elektrofahrzeugen eingesetzt werden kann.
- * „BLUE IMPACT“ ist eine eingetragene Marke der Shimadzu Corporation.
(a) Draufsicht
(b) Ansicht von unten
Beispiel für die Hochgeschwindigkeits-Penetrationsbearbeitung mit 170 cm/min an einer 3 mm dicken Kupferplatte.
Eine qualitativ hochwertige Bearbeitung mit reduziertem Spritzerverhalten wird durch Profilsteuerung erreicht.
(a) Beispiel für das Schweißen von flachen rechteckigen
Kupferdraht für eine Motorspule
(b) CT-Bild
Beispiel für das Schweißen von Kupferflachdraht für Motorspulen und die zerstörungsfreie Prüfung des Schweißbereichs mittels eines Shimadzu-Mikrofocus-Röntgen-Computertomographen. Bei einem 2 mm × 4 mm großen Vierkantdraht wurde eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ohne Lunker (Poren im Schweißgut) erzielt.
