Hochleistungs-Faserlaser Anwendungen: Schneiden, Schweißen, Laserhybrid

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1 Hochleistungs-Faserlaser Anwendungen: Schneiden, Schweißen, Laserhybrid High Power Fiber Lasers and Amplifiers T h e P o w e r t o T r a n s f o r m TM Forum Produktion Nordwest, Juni 2014, Papenburg

2 Agenda IPG Photonics Corp. IPG Faser Laser Schneiden: cw Multi Mode Faserlaser 2D und 3D Schweißen: Automobilbau Strahlpendelung Laserhybrid Werft und Kranbau Zusammenfassung

3 IPG Photonics Corporation Markt- und Technologie Führer bei Hochleistungs- Faserlasern 2900 Mitarbeiter weltweit 1000 Mitarbeiter in Deutschland 10 Applikation Labore weltweit Weltweite Vertriebs- und Service-Organisation Neue Büros in Polen, Russland und China 3 6/20/2014 IPG Photonics Confidential

4 2500!!!! Hochleistungs-Faserlaser in 2013 Installierte Basis: 7000 IPG Produkte und Wachstum IPG ist ein Faserlaser Hersteller! Umsatz 2013: 650 M$

5 Faserlaser - Strahlkonvertierung Breitband-Multimode-Einzelemitter 970nm +/- 10nm Faserblock Grundmode Faserlaser 1070nm (500W 1500W) Multimode; NA=0,12; M 2 >20 Konvertierung durch Yb-dotierte Faser TEM 00 ; NA=0,06; M 2 =

6 Ytterbium Faser 1070nm 100kW in Faser Ø300µm Faser-Faser-Koppler 50m lange Prozess Faser Ø500µm Schneid-Laser YLS-5000-CUT 35% Wirkungsgrad

7 Strahlqualitäten Øfiber: 100µm 150µm 200µm BPP: mm mrad Von Single-Mode bis flat-top Multi-Mode

8 Schneiden mit CW Faserlaser Arbeitsfaser Netzteil Leistungsmodule Elektrischer Wirkungsgrad > 35 % Abmessungen YLS-2000: 800mm x 800mm x 550mm

9 Schneiden mit CW Faserlaser Laserschmelzschneiden mit N2 metallisch-blanke Schnittkanten Höchste Schneidgeschwindigkeit Verbesserte Wirtschaftlichkeit

10 Laserbrennschneiden mit O2 3kW 20mm Schneiden mit CW Faser Laser Latest results: 4kW 30mm

11 Schneiden mit CW Faserlaser Elektro- Blech: t=0.5mm P L =1kW, v s =25m/min Aluminium Schneiden: t=1mm P L =5.1kW, v s =120m/min Fasen Schneiden: Baustahl t=20mm P L =4.5kW, v s =1m/min

12 3D Laser Schneiden 3D Laser Anlagen In der Automobil Industrie courtesy of Reis Robotics GmbH

13 3D-Schneidzelle mit Faserlaser 3D Laser Schneiden

14 Schweißen im Karosseriebau Laser Seam Stepper LSS3 handgeführt Gependelte Naht Länge 40mm Installation bei VW

15 LSS zum AL Schweißen Schweißen mit LSS Picker Laser ersetzt MAG Nicht sichtbar von außen!!!

16 LSS zum AL Schweißen

17 LSS Picker im Schienen-Fahrzeugbau Montage eines Test Moduls für Passagier Waggon IMAWIS GmbH Rostock LSS Picker Anwendung C-Stahl oder Al Kein Verzug

18 Schweißen im Karosseriebau 4kW, vs=4-5m/min 5000series Aluminum mit Zusatz-Draht

19 Eck-Naht Schweißen mit Strahlpendeln Al t=3mm P L =4kW v s =1m/min Sehr gute Naht- Qualität mit minimalem Verzug courtesy of Carl Cloos Schweißtechnik GmbH

20 Laserhybrid 10-16mm t=10mm P L =8kW 12mm P L =10kW 16mm P L =14kW v s 2m/min Application: Cruise Ship Allure of the Seas Quelle: BIAS 20 6/20/2014 IPG Photonics Confidential

21 40 mm 25 mm Mehrlagen-Aufbau: Laserhybrid 25-40mm P L = 25kW v s =3m/min 17kW 1,2m/min Künftige Anwendungen: Pipelines, Offshore Wind Turbinen Container Schiffe, Eisgehende Schiffe

22 Laserhybrid Aluminium Profile EN-AW 6008, t = 8 mm P L = 10.5 kw v S = 4 m/min

23 Panel Linie mit Laser-Kantenvorbereitung 20mm Courtesy of IMG Rostock Y-Nahtvorbereitung mit Laserschneiden Wurzel: Laser hybrid Decklage: MAG Tandem vs=2m/min

24 Laser Hybrid Schweißen im Kranbau P L =12kW T 12mm TS 1100N/mm 2 Laser hybrid Schweißen und Schneiden von Öffnungen Länge der Schweißanlage 20m Courtesy of Carl Cloos Schweißtechnik GmbH

25 25 Laser Hybrid Schweißen im Kranbau

26 Große Portanlage mit 30kW Faser Laser Portal 1 Portal 2 Portal 3 7,5 m 6,2 m 35,5 m Schweißen von Volumen-Segmenten 26 Laser-Hybrid: Übersicht neue über die Generation Cloos Prozesstechnik

27 Steigerung der Effizienz Leistung 6 kw Wellenlänge 1070 nm Faser Durchmesser 50 µm, 100 µm, 200 µm 50 µm < 2 mm x mrad Aufstellfläche 856 x 806 mm Höhe 1206 mm Elektr. Anschluss < 15 kw Wirkungsgrad (WPE) > 40 % Production Year 2008 WPE 25 % Production Year 2011 WPE 30 % Production Year 2013 WPE 35 % Production Year 2014 WPE > 40 %

28 Zusammenfassung Hochleistung Multi Mode Faserlaser sind weit verbreitet im 2D und 3D Schneiden von Blechen. Bearbeitbare Blechdicke heute bis 25mm Schneidgeschwindigkeiten von über 100m/min sind möglich Laser Seam Stepper ist ein neues Werkzeug zum Laserschweißen im Automobilbau Strahlpendeln und Taktile Nahtführung erweitern Einsatzbereich des Lasers Laserhybridschweißen ist Standard im Schiffbau und hat sich auch im Kranbau etabliert Höchstfeste Stähle bis 1100N/mm 2 Zugfestigkeit werden geschweißt 100kW Faserlaser und Laser mit gesteigerter Effizienz zeigen den Weg in die Zukunft.

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 29