Laser in der Produktion

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1 WE THINK LASER Laser in der Produktion Dr. Volker Auerbach ROFIN Macro CD3-02/05-1

2 Einstein und seine Theorie 1917 erstmals mathematisch beschrieben: Theorie der Stimulated Emissions Grundgedanke für das Konzept von Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ROFIN Macro CD3-02/05-2

3 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Erzeugung a) c) c) b) a) Laseraktives Medium (Gas, Festkörper oder Halbleiter) b) Anregung (Lampen, Dioden oder elektr. Entladung) c) Resonator Optiken (Voll- und teilreflektierend) Eigenschaften Lampe Laserstrahl divergent vielfarbig inkohärent + parallel + monochromatisch + kohärent Vorteile hohe Leistungsdichte kontaktlos verschleißfrei präzise materialunabhängig ROFIN Macro CD3-02/05-3

4 Die Historie des Industrielasers 2005: Scheibenlaser - Scanner Welding 2000: Remote Welding System Scanner Welding 1995: erste 3D Schneidsysteme - Maschinenbau 1990er: 3D Schweißsysteme Remote Welding 1980er: erste Schweißsysteme - 5 kw 1970/80er: erste 2D Schneidsysteme von 400 W bis 1,5 kw CO 2 -Laser 1970: erster Industrieeinsatz von CO 2 & Nd:YAG Lasern (Markieren/Schweißen) High-Speed Cutting 1964: Erfindung der ersten CO 2 & Nd:YAG Laser bei Bell Labs 1960: erster Laser in Betrieb, konstruiert durch Dr. T.H. Maiman (Hughes Aircraft) : erste Laborlaser: MASER (Microwave Stimulated Emission Amplifier) Vintage 135 kw 1917: Einstein beschreibt die Theorie der Stimulated Emissions ROFIN Macro CD3-02/05-4

5 Entwicklung der ROFIN CO2-Laser Rofin model DC060 (6 kw) 2004 Markteinführung 6 kw Slablaser Weiterentwicklung > 6kW Ausgangsleistung Rofin model RF050 (5kW) 2000 Markteinführung FAF-Laser 5 kw Rofin model DC025 (1,5kW) 1995 Auslieferung des ersten diffusionsgekühlten Slablasers Rofin model 1700SM (1.7kW) 1988 Auslieferung des ersten SM-Lasers Rofin model RS-500 (500W) 1982 Auslieferung des ersten CO2-Lasers aus eigener Produktion GTE Sylvania model 973 (3kW) ROFIN Macro CD3-02/ Vertrieb der GTE Sylvania Laser

6 Entwicklung der ROFIN Festkörperlaser Rofin model DS 030 (3 kw) 2004 Vorstellung Scheibenlaser Rofin model DL-Q ( W) 2002 Weiterentwicklung des DILAS Diodenlasers Rofin model DY 022 (2 kw) 1999 Erster diodengepumpter Nd:YAG-Laser im Multi-KW Bereich DILAS model DL 015 S 1999 Vertrieb der DILAS HL Diodenlaser Rofin model CW020 (2kW) 1995 Erster lampengepumpter Nd:YAG-Laser im Multi-KW Bereich Rofin model 500P (500 W) 1990 Erster gepulster Nd:YAG-Laser ROFIN Macro CD3-02/05-6

7 Entwicklung Resonator Diodengepumpter Disc-Laser Strahlqualität: 8-10 mm/mrad 2005 Diodengepumpter Stablaser 2000 Strahlqualität: 12 mm/mrad Slab Laser Strahlqualität: K > 0,9 Einzel-Diode Strahlqualität: ca. 400 mm/mrad Lampengepumpter Stablaser Strahlqualität: 25 mm/mrad Strahlqualität: K = 0,4-0, Cross Flow Laser 1975 ROFIN Macro CD3-02/05-7 Fast Axial Flow Laser Strahlqualität: K > 0,1

8 InnovationszyklusYb:YAG disc laser Schneiden Schweißen Markieren Oberflächenbearbeitung CO2 - Laser Festkörperlaser Diodenlaser Märkte Applikationen Produkte Maschinenbau Automobil Automobil Halbleiter- und Elektronik Halbleiter und Elektronik Medizin Medizin Lifestyle ROFIN Macro CD3-02/05-8

9 Märkte und Produkte MACRO Schneiden Schweißen Oberflächenbearbeitung OEM/ Maschinenbau Smart Cards Labels MARKING Vektor-Markieren Dot-Matrix-Markieren Automobil & Zulieferer Elektronik Konsumgüter Kunststofftechnik Formenbau Oberflächenbearbeitung Halbleiter Medizintechnik MICRO Feinschneiden Feinschweißen Mikrostrukturieren Schmuck Dentaltechnik Optoelektronik Photovoltaik Perforation ROFIN Macro CD3-02/05-9

10 Laseranwendungen Schneiden Schweißen Markieren Flexibel Genau Schnell Berührungslos Schnell Geringe Wärme Hohe Festigkeit Einfach automatisierbar Flexibel Einfach zu programmieren Schnell Berührungslos Stahl Aluminium Holz Papier Kunststoffe Stahl Aluminium Messing Kupfer Edelmetalle Kunststoffe Stahl Kunststoffe Holz Keramik Glas ROFIN Macro CD3-02/05-10

11 Laser Macro - The Power of Light ROFIN SC-Serie ROFIN DC-Serie ROFIN HF-Serie ROFIN TR-Serie ROFIN DY-Serie ROFIN DS-Serie ROFIN DL-Q Serie bis 600 W bis W bis W bis W 550 bis W bis W 700 bis W CO2-Laser Festkörperlaser Schneiden und Schweißen ROFIN Macro CD3-02/05-11 Diodenlaser

12 Laser Micro - Focus on Fine Solutions Stent-Schneidsystem StarWeld-Serie (bis 750 W) Handschweißsystem Diodenlaser StarShape-Serie Lampen- und diodengepumpte Festkörperlaser Diodenlaser CO 2 -Laser Feinschneiden und -schweißen, Strukturieren Medizintechnik Automobil Elektronik Schmuck ROFIN Macro CD3-02/05-12

13 Laser Marking - The Mark of Excellence PowerLine-Serie StarMark-Serie EasyMark LabelMarker MultiScan Dot-Matrix Marker Vektor-Marker Lasermarkieren, Vektor und Dot-Matrix Automobil ROFIN Macro CD3-02/05-13 Elektronik / Halbleiter SmartCard / ID Technologie Dot-Matrix/ Konsumgüter

14 Der Lasermarkt ist ein Wachstumsmarkt Nicht-Dioden Laserstrahlquellen Lasersysteme * Weltmarkt 2004: US$ Mrd. Mrd. Euro Andere 2% Excimer Laser 20% CO2 Sealed-off 5% CO2 geströmt 35% macro&micro marking other applications CAGR: 13% Rofin s Hauptmärkte 2 Faserlaser 4% Diodengepump te FKL 8% Lampengepum pte FKL 26% Rofin ist in allen Technologien mit Ausnahme Excimer, Faser und Andere tätig Quelle: Januar 2005 Optoelectronics Report * Ohne Systeme für Lithographie & PCB Bohren Quelle: Optech Consulting AG, August 2004, RSTI ROFIN Macro CD3-02/05-14

15 Warum Laser in der Produktion Flexibilität Automatisierung Präzision XXX XXX Produktivität Technologie- Vorsprung durch Ingenieurwissen Innovation ROFIN Macro CD3-02/05-15

16 Produktivität Hohe Stückzahlen in vollautomatischer Fertigung Elektronische Bauteile werden in Sekundenbruchteilen mit dem Laser beschriftet. Das Anritzen der Oberfläche von Trinkkelchen mit einem Laserstrahl erfolgt in einer vollautomatischen Fertigung, der Lasereinsatz verringert Ausschuss und reduziert Verbrauch von Schleifmitteln und Wasser. ROFIN Macro CD3-02/05-16

17 Automation Kontaktlos, leicht zu steuern und zu kontrollieren, einfache Integration Dank der kontaktlosen Bearbeitung ist der Laserprozess nahezu verschleißfrei. Innovative Sensorik und Prozesskontrolle ermöglichen höchste Verfügbarkeiten. Dank standardisierter und modernster Schnittstellen lässt sich der Laser einfach in bestehende Anlagen integrieren. ROFIN Macro CD3-02/05-17

18 Flexibilität Geometrieflexibilität, Prozessflexibilität, Losgrößenflexibilität Durch programmgesteuert angepasste Bearbeitungsparameter lassen sich verschiedene Materialien in unterschiedlichen Stärken ohne nennenswerte Verzögerung bearbeiten. Der Volvo C70 wird mit Robotern und Festkörperlasern geschnitten und geschweißt. Lediglich der Bearbeitungskopf wird automatisch getauscht. Durch einfachen Programmwechsel lassen sich Tastaturen mit unterschiedlichen Sprachen schon ab Losgröße 1 beschriften. ROFIN Macro CD3-02/05-18

19 Präzision Kleinste Teile, minimale Wärmeeinbringung und exzellente Reproduzierbarkeit Von der Halbleiter- und Elektronikindustrie bis zur Medizintechnik: Je feiner das Werkstück, desto eher macht man es mit dem Laser. Dank minimalster Wärmeeinbringung lassen sich Speicherbausteine miteinander verbinden und Batteriegehäuse verzugsarm schweißen. ROFIN Macro CD3-02/05-19

20 Innovation Neue Applikationen Remote Welding: Laser-Steppnähte können mit flexibler Kontur und in schneller Reihenfolge produziert werden. Schweißen: Airbus: Schweißen von Aluminium-Profilen Scanner-Schweißen: Eine Vielzahl von Kunststoffen kann mit dem Laser verschweißt werden. Laser-Reinigen von Schienen: Laub und andere Verschmutzungen verursachen Haftungsund Kontaktprobleme auf Eisenbahnschienen. Mit dem Laser können diese Verunreinigungen bei bis zu 60 km/h äußerst effektiv entfernt werden. ROFIN Macro CD3-02/05-20

21 Die Zukunft des Industrielasers Slablaser Höhere Strahlqualität, niedrigere Betriebskosten / kein Gasverbrauch, weniger Serviceaufwand Wirkungsgrad: ca. 10 % Scheibenlaser Verdoppelung der Strahlqualität und des Wirkungsgrades Wirkungsgrad: ca. 20 % Diodenlaser hoher Wirkungsgrad, kompakter Aufbau Wirkungsgrad: ca. 30 % Faserlaser hohe Strahlqualität, skalierbare Ausgangsleistung Wirkungsgrad: ca. 20 % Faserlaser endgepumpt ROFIN Macro CD3-02/05-21

22 WE THINK LASER Vielen Dank ROFIN Macro CD3-02/05-22