Mehr als Kühlung Effektive Kühlmöglichkeiten für die Laserbearbeitung

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Ein gutes Thermomanagement ist für temperaturintensive Laseranwendungen unerlässlich, sagt Technotrans. Doch es ist weit mehr als nur Kühlung. Lesen Sie ...

Die Laserindustrie wächst, wie Technotrans registriert. Angetrieben wird dieser Trend durch die steigende Nachfrage nach präziser Materialbearbeitung und fortschrittlicher Fertigungstechnik in verschiedenen Branchen. Eine der vielleicht spannendsten Entwicklungen sei der zunehmende Einsatz von Festkörperlasern. Insbesondere Faserlasern erobern derzeit die Industrie. Diese Lasertypen haben sukzessive die CO₂-Laser aus unterschiedlichen Anwendungsgebieten verdrängt, heißt es weiter. Denn CO₂-Laser sind zwar aufgrund ihrer höheren Wellenlänge leistungsstärker und eignen sich häufig besser für die Bearbeitung von nichtmetallischen Materialien, wie Holz, Papier, Kunststoffe, Leder und Textilien. Doch sie benötigen im direkten Vergleich mehr Platz und verursachen höhere Anschaffungs- und Betriebskosten, macht Technotrans klar. Faserlaser sind aber kompakter und wirtschaftlicher. Auch würden sie immer leistungsfähiger und könnten heute schnell und präzise selbst stärkere Metalle schneiden, aufschmelzen oder gravieren.

Punktgenaue Temperaturkontrolle pusht Qualität

Einer der gängigsten Anwendungsbereiche für Faserlaser ist die Blechbearbeitung im Rahmen des Fahrzeugbaus. Dabei werden Bleche mit bis zu einem Millimeter Materialstärke geschnitten, geschweißt oder gelötet. Dabei gelten extrem niedrige Toleranzen, damit einerseits die Optik der Karosserie im fertigen Fahrzeug makellos ist und andererseits die Fügestelle die notwendige Stärke hat, um sicher zu halten, erklärt Technotrans. Um auch solche feinen Bearbeitungen wie etwa die Verschmelzungen von Metallen kontrolliert und prozesssicher umzusetzen, bedarf es einer sehr hohen Präzision. Hier komme auch noch die Temperatur ins Spiel. Denn diese Präzision sei nur mithilfe einer optimalen Laserkühlung erreichbar. „Exakt kontrollierte Parameter wie unter anderem Laserleistung und Temperatur sind bei der Metallbearbeitung entscheidend, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen“, kommentiert Ingo Gdanitz, Business Development Manager bei Technotrans.

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Der Thermomanagementspezialist verfügt nicht zuletzt über langjährige Expertise auf diesem Gebiet. Technotrans-Systeme kühlen den Laser und die Peripherie, wie etwa den Laserkopf oder integrierte Motoren. Die Temperierung sorgt dabei für Sicherheit im Schmelz- und Abkühlprozess, heißt es. Entscheidend dabei ist eine konstante Temperatur an der Laserquelle und den strahlemittierenden Komponenten, weil der Laser sonst eine sich ändernde Energie abstrahlt, was zu einer unbeständigen Einbrenntiefe führt, wie der Experte erklärt. Es gibt im Grunde zwei Bereiche, mit denen man den anspruchsvollen metallurgischen Prozess indirekt beeinflussen kann. „Zum einen unterstützen wir durch ein konstantes Temperaturniveau die Leistungsstabilität des Lasers. Zum anderen verhindern unsere Geräte den Wärmeverzug beziehungsweise die Wärmedehnung der Bauteile“, so Gdanitz.

Flüsterleise Kühlsysteme im kompakten Design

Mit Blick auf Kühlsysteme als Ganzes, sollten sie vor allem auch platzsparend sein. Anwender fordern deshalb eine möglichst geringe Aufstellfläche. Technotrans setzt aufgrund dessen auf schlanke, säulenförmige Kühlsystemdesigns. Man kann es aber nicht übertreiben, denn eine gewisse Fläche ist für den Wärmeausgleich nötig. Denn die Kühlsysteme sind mit Luft-Wasser-Wärmetauschern ausgestattet, die einen ausreichenden Luftdurchsatz brauchen, wie der Experte sagt. Trotz der kompakten Bauweise haben die Systeme durch ein „intelligentes“ Maschinenkonzept eine hohe Leistungsdichte und einen relativ geringen Energiebedarf, betont Gdanitz. Ihr modularer Aufbau ermögliche auch die flexible Anpassung an die individuellen Anforderungen der jeweiligen Laserbearbeitungsprozesse.

Während die Merkmale Laufruhe und Geräuschemissionen von Kühlsystemen in der Metallbearbeitung durchaus eine wichtige Anforderung darstellen, sind sie in anderen Anwendungen absolut maßgeblich. Dazu gehört beispielsweise der Sektor Medizintechnik. Dort kommen deshalb Laser insbesondere bei minimalinvasiven Eingriffen Laser zum Einsatz. „In der Medizintechnik sind die Laserleistungen zwar deutlich niedriger als in der Metallbearbeitung, doch arbeiten die Systeme in unmittelbarer Nähe zu Menschen, die sich konzentrieren müssen“, merkt Gdanitz an. Hinzu komme, dass sich die Kühler nicht selten in Reinräumen befänden. Dort gilt es, Luftbewegungen, die üblicherweise durch die integrierten Lüfter eines Kühlers verursacht werden, möglichst zu vermeiden.

Um das zu erreichen, setzt Technotrans auf die Peltier-Technik ein. Der Kühleffekt erfolgt dabei durch Peltier-Elemente mithilfe von Halbleitern in Plattenform. An diesen wird eine Spannung erzeugt, sodass die eine Plattenseite kalt und die Gegenseite warm bleibt. So enthalten die Technotrans-Peltier-Geräte keine beweglichen Teile, es entstehen also weder Vibrationen noch Geräusche. Die Halbleiterplatten reagierten auch besonders schnell und passten die Kühlleistung bei Änderung der Spannung direkt an. Das ermögliche eine schnelle und präzise Regelung der Vorlauftemperatur.

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