Präzision ist TRUMPF Technologie Feinschneiden

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1 Präzision ist TRUMPF Technologie Feinschneiden Christof Siebert Branchenmanagement Mikrobearbeitung TRUMPF Laser - und Systemtechnik GmbH Ditzingen

2 Laserschneiden Schneidgas Fokussierter Laserstrahl Schutzglas Fokussierter Laserstrahl und Schneidgas konzentrisch aus Düse Schutzglas vor Linse Schneidgase: Luft, O 2, N 2, Ar Laserstrahl heizt auf, erzeugt Schmelze und bestimmt Fugengeometrie Schneidgas treibt Schmelze aus Fuge Brennschneiden: 0,2 bis 15 bar Schmelzschneiden: 1 bis 30 bar Schneidprozess: 1. Startloch bohren (Anstechen) 2. Schneiden der Kontur 2

3 Prinzip des Laserstrahlschneidens (1) Fokussierter Laserstrahl Schneidgas Schneidgasdüse Schmelzaustrieb 1. Startloch bohren Erhöhter Düsenabstand Schmelzaustrieb in Richtung Düse Nach Durchbruch Schmelzaustrieb unten Bohrzeit abhängig von Leistungsdichte, Blechdicke und Schneidgas Pulsen beim Einstechen mit O 2 verhindert Explosionen im Bohrloch aktuelle Bohrtiefe Wärmeableitung Schmelzaustrieb Laser in der Feinbearbeitung TRUMPF Christof Siebert

4 Prinzip des Laserstrahlschneidens Schmelzaustrieb Schneidgeschw. Fokussierter Laserstrahl Schneidgas Laser in der Feinbearbeitung TRUMPF Schneidgasdüse Eingestrahlte Leistung:100 % Bestrahlungsfläche Absorbierte Leistung: FKL (CO 2 ): 40 (30) % Wärmeableitung Schmelzschicht 2. Schneidprozess Laserstrahl heizt schräge Bestrahlfront über Schmelztemperatur auf Größter Teil wird reflektiert Wärmeleitung in die Tiefe Erzeugung einer Schmelzschicht Schneidgas treibt flüssiges Material aus Fuge Brennschneiden: Stahl mit Sauerstoff Schmelzschneiden mit Inertgas (z.b.: rostfreier Stahl mit Stickstoff; Titan mit Argon) Christof Siebert

5 Gepulste Nd:YAG Stablaser Arbeitspferde zum Schweißen, Schneiden und Bohren Hohe Pulsleistung, kleine mittlere Leistung Hohe Pulsstabilität Hohe Flexibilität hinsichtlich - zu bearbeitendem Material - zu bearbeitender Materialdicke Effizientes Strahlmanagement - Time-sharing und energy-sharing TruPulse Strahlführung über Laserlichtkabel 5

6 Flexibles Schneiden mit gepulsten Nd:YAG Lasern Höchste Flexibilität beim Schneiden verschiedener Materialien und Blechdicken Maximale Bearbeitungsdicke [mm] Baustahl Edelstahl Titan Aluminium Kupfer Bronze Messing Max. Pulsleistung 8 kw, SPP 4 mm*mrad Laser- und Schneidgasparameter angepasst. 6

7 Herstellung von medizinischen Implantaten Schneiden von Implantatsystemen für Knochenfrakturen Material: Titan Abmaße - Wandstärke 0,3 3,5 mm Laser Parameter - Pulsleistung 0,6 5 kw - Pulslänge 0,1 0,2 ms - Fokusdurchmesser 100 µm Prozessgeschwindigkeit - bis zu 800 mm/min 20 mm 7

8 Diodengepumpte Scheibenlaser und Faserlaser Einsatz im Feinschweißen und Feinschneiden Kombination hoher Laserleistung und hoher Strahlqualität - Feinste Bearbeitungsergebnisse Hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit Cw Betrieb und moduliert mit mehreren khz Effizientes Strahlmanagement - Time-sharing und energy-sharing Hoher Wirkungsgrad Strahlführung über Laserlichtkabel TruFiber 400 TruDisk

9 Feinschweißen und -schneiden Sehr kleiner Fokusdurchmesser (typisch ~ µm) - Hohe Leistungsdichte Edelstahl Querschliff 100 µm I: Intensität P: Leistung r: Fokusradius Schmale Schweißverbindungen und Schnittfugen Geringer Energieeintrag Hohe Prozessgeschwindigkeit - Prädestiniert für Scanneranwendungen und Maschinen mit schnellen Achsen Bronze 0,3 mm, oben Schnittfuge 100 µm 9

10 Optimiertes Feinschneiden mit cw-lasern TruControl 1000 Module Cutassist Datenbank für verschiedene Werkstoffe und Materialdicken Lasersteuerung passt die Laserparameter in Echtzeit an die Schneidgeschwindigkeit an (cw- Leistung anpassen und / oder Pulsen) Ohne Cutassist Mit Cutassist Konstante Streckenenergie Optimale Schnittqualität auch an Ecken und feinen Konturen Minimale Bearbeitungszeit Optional erhältlich für TruDisk und TruFiber. 10

11 Schneiden an Ecken und Kanten TruControl 1000 Module Cutassist Stickstoffschnitt mit TruDisk 1000 an 1 mm Edelstahl 15 µm 11

12 Module Cutassist - Adaption of laser parameters Velocity signal v u vm Cutassist 4 v u 3 v m Fixed CW power 2 Readjusted CW power 3 Readjusted pulsed mode 4 Fixed pulsed mode v 0 1 Laser power 2 v 0 v process 1 v process v 0 v m v u 0 v process 12

13 Schneiden von medizinischen Pinzetten TruControl 1000 Module Cutassist Stickstoffschnitt mit TruDisk 1000 an 0,5 mm Edelstahl Schneiden ohne Cutassist: 11,0 s - Ganzes Bauteil gepulst geschnitten Schneiden mit Cutassist: 7,4 s - Bauteil in Kombination gepulst und cw geschnitten 33 % Zeitersparnis 110 mm 13

14 Fazit Die Wahl des Lasers hängt ab von - der Dicke des Materials - der Schnittgeometrie - der geforderten Geschwindigkeit Für jede Anwendung den passenden Laser. 14