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Rofin

Fasergekoppelte Hochleistungs-Diodenlaser sind gut zur Oberfläche

| Autor/ Redakteur: Corinna Brettschneider / Frauke Finus

Rofin hat in diesem Jahr einen fasergekoppelten Diodenlaser mit 6 kW Ausgangsleistung vorgestellt und damit das Portfolio um ein Werkzeug für alle Herausforderungen der Oberflächenbearbeitung erweitert. Mit Dilas, dem Diodenspezialisten im Unternehmensverbund, und eigener Erfahrung in der Materialbearbeitung lag es nahe, die neue DF-Serie auf den Markt zu bringen.

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Auftragen einer Schutzschicht (3D-Form) am Beispiel eines Fräskopfes für die Holzbearbeitung.
Auftragen einer Schutzschicht (3D-Form) am Beispiel eines Fräskopfes für die Holzbearbeitung.
(Bild: Riwalas)

Der bei weitem effizienteste Weg ist die direkte Umwandlung von elektrischer Leistung in Laserlicht. Der Diodenlaser von Rofin besteht aus mehreren Diodenlaser-Modulen mit je 1 kW optischer Ausgangsleistung, welche kombiniert in den Kern einer Multimodefaser eingekoppelt werden. Jedes Modul wird einzeln überwacht und kann, falls nötig, direkt vor Ort ausgetauscht werden. Zudem ermöglicht der modulare Aufbau eine einfache Skalierung der Leistung, hohe Verfügbarkeit und einfache Wartung. Der kompakte und einfach zu integrierende Laser ist mit einer Vielzahl an Optionen verfügbar und erlaubt dadurch höchste Flexibilität und hohe Produktionsraten in industriellen Fertigungslinien. Durch die räumliche Überlagerung der Strahlen der Dioden-Module entsteht eine Strahlfläche, die insbesondere für Oberflächenanwendungen ideal ist und nicht durch eine Optik nachträglich aufgeweitet werden muss. In Kombination mit der emittierten Wellenlänge im Bereich von 1 µm erzielen Diodenlaser in vielen Werkstoffen eine hohe Absorption und liefern somit beste Bearbeitungsergebnisse.

Beschichten, Auftragsschweißen, Härten und Additive Fertigung

Die Strahlqualität und die hohe Leistung des Diodenlasers eignen sich ideal für Beschichtungsaufgaben, da große Bereiche gleichzeitig mit einem homogenen Brennfleck bearbeitet können. In Kombination mit einer Pulverdüse ermöglicht dies beispielsweise die Beschichtung mit einer oder mehreren Lagen Metall zur Herstellung verschleißfester Schichten. Darüber hinaus kann das System für Reparaturschweißarbeiten an Werkzeugen verwendet werden. So lässt sich beispielsweise auch ein empfindliches Bauteil durch Aufbringen dünner Schichten mit extremer Härte geradezu unverletzlich machen oder es können die Konturen beschädigter Bauteile präzise wiederhergestellt werden.

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Das aufgeschweißte Material kann dabei in Bezug auf Härte und mechanische Eigenschaften genau auf die spezifische Beanspruchung abgestimmt werden. Die Einflussparameter sind dabei so vielfältig wie die Möglichkeiten, die dieses Verfahren bietet. So kommen verschiedenartigste Pulvermaterialien wie Ni, Co, Cu, Al, Fe, Ti zum Einsatz, aber auch Carbide basierend auf W, Ti, Si oder V, die sich in Pulverart und -menge unterscheiden können und beim Auftragen auch durch die Beschaffenheit der Pulverdüse beeinflusst werden. Je höher dann die Leistung des Lasers ist, desto breitere Spuren sind in der Beschichtung möglich. So lassen sich mit einem 3 kW Laser etwa 4 mm breite Spuren bei Geschwindigkeiten von etwa 1,2 m/min realisieren, während mit einem 6 kW Laser 6 bis 7 mm Spurbreiten möglich sind. Als gute Faustregel für die Dicke der aufgebrachten Schicht kann etwa die Hälfte der Spurbreite zugrunde gelegt werden. Der wichtigste Vorteil des Laserauftragschweißens bzw. Laserbeschichtens liegt darin, dass aufgrund der Präzision des Lasers sehr fein gearbeitet werden kann. Dabei werden die Spuren CNC-gesteuert aufgeschweißt, sodass die Reproduzierbarkeit sehr hoch ist und auch größere Volumina schnell aufgeschweißt werden können. Der Schweißprozess sorgt für eine dauerhafte Verbindung von Grund- und Zusatzmaterial. Gleichzeitig ist die Wärmeeinbringung so gering, dass weitgehende Verzugsfreiheit gegeben ist.

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