Laserline Hochleistungsdiodenlaser

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1 Laserline Hochleistungsdiodenlaser

2 Von der Vision zur Innovation Mit mehr als 4000 Installationen gehören Laserline Diodenlaser zu den erfolgreichsten Strahlquellen für industrielle Anwendungen im Multi-Kilowattbereich. Modulare Bauweise, hoher Wirkungsgrad und sehr große Zuverlässigkeit bei geringerem Wartungsaufwand schätzen Kunden weltweit. Mit der Gründung von Laserline im Jahre 1997 hatten die beiden Geschäftsführer Dr. Christoph Ullmann und Dipl.-Ing. Volker Krause eine klares Ziel vor Augen: Die Entwicklung eines maßgeschneiderten Industrielasers, der herkömmliche Laser in der Materialbearbeitung ersetzen kann. Diese Vision wurde konsequent verfolgt und umgesetzt. Innerhalb weniger Jahre etablierte sich das Unternehmen mit innovativen Produkten am Markt und hat sich schnell zum Technologieführer für Hochleistungsdiodenlaser entwickelt. Mit dem Umzug vom Technologiezentrum Koblenz in einen völlig neu errichteten Gebäudekomplex im Jahr 2002 wurde der rasanten Unternehmensentwicklung Rechnung getragen. Der neue Firmenstandort in Mülheim-Kärlich bietet seitdem ausreichend Platz für nachhaltiges Wachstum. Mit dem nunmehr vierten Bauabschnitt umfasst das Firmengelände heute fast m² Gesamtfläche mit hochmodernen Produktionsstätten und Entwicklungslabors. In der Produktion steht mehr als ein Fünftel der Fläche als Reinraum zur Verfügung. Innovation und Kreativität Die konsequente Umsetzung neuer Ideen bestimmt den Erfolgskurs von Laserline und gründet sich auf den Pioniergeist der Gründer und die Kompetenz seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Spezialisten ganz unterschiedlicher Fachrichtungen arbeiten eng zusammen, um die Anforderungen unserer Kunden kontinuierlich in technologische Verbesserungen für den industriellen Dauereinsatz umzusetzen. Mit diesem Innovationsgeist konnte seit 1999 die Maximalleistung und die Strahlqualität der Laser kontinuierlich bis in den Multi-Kilowatt-Bereich und zu einem brillanten Strahlparameterprodukt entwickelt werden. 2

3 > 1997 gegründet > Hauptsitz in Mülheim-Kärlich, Deutschland > Niederlassungen in den USA, Japan, China und Korea > 280 Mitarbeiter in 6 Ländern > Technologieführer bei Hochleistungs-Diodenlasern 3

4 Der Diodenlaser ein Paradigmenwechsel Die permanente Weiterentwicklung der Diodenlasertechnologie wird seit 20 Jahren im Unternehmen vorangetrieben. Die ersten konventionellen Festkörperlaser oder Gaslaser in der Materialbearbeitung waren große, stationäre Geräte mit geringem Wirkungsgrad, die zum Schneiden und Schweißen von Metallen eingesetzt wurden. Vergleichbar mit den bahnbrechenden Veränderungen in der Elektronik Mitte des letzten Jahrhunderts durch den Ersatz der Röhre durch den Transistor, vollzieht sich heute ein Wechsel bei industriellen Lasern hin zu hochleistungsfähigen Halbleiterlasern oder diodenbasierten Lasern. Licht aus Strom ohne Umweg Charakteristisch für Laser von Laserline ist der direkte Einsatz von Dioden als effizienteste Form der Strahlerzeugung. Der grundlegende Vorteil von Diodenlasern liegt in der direkten Umwandlung von Strom in Licht ohne Umweg über ein Pumpmedium. Dadurch sind Diodenlaser kompakter, effizienter, mobiler und einfacher zu handhaben als alle anderen Laser. Diodenlaser überzeugen durch eine lange Lebensdauer und sind nahezu wartungsfrei. 4

5 Laserline erreicht heute Leistungssteigerungen bis in den Multi-Kilowatt-Bereich. Darüber hinaus gibt es eine stetige Entwicklung zu immer brillanterer Strahlqualität. Einsatzvielfalt in der Materialbearbeitung Diese Flexibilität der Diodenlaser bietet eine große Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten für den Anwender in Produktionsprozessen und das weltweit. Aus vielen industriellen Bereichen sind Diodenlaser nicht mehr wegzudenken: Schweißen von Stahl und Aluminium, Auftragschweißen, Beschichten und Reparaturschweißen sowie das Hartlöten und Härten gehören zu den Haupt- Anwendungsgebieten von Diodenlasern. Auch für neue Fertigungsverfahren wie dem Schweißen von Faserverbundstoffen oder dem 3D Printing sind Diodenlaser das perfekte Werkzeug. Diese maßgeschneiderten Systeme können beispielsweise als Stand-Alone-Lösung oder als Integration in einer Produktionsanlage der industriellen Materialbearbeitung genutzt werden. Kreatives und konsequentes Umsetzen von neuen Ideen in industrielle Innovationen gewährleistet die Herstellung von Produkten höchster Qualität. 5

6 Von der Diode zur Strahlerzeugung Zuverlässigkeit und Prozesseffizienz sind entscheidende Anforderungen an Betriebsmittel in der industriellen Produktion. Störungssicherer Dauereinsatz im Mehrschichtbetrieb auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen ist der Qualitätsmaßstab für unsere Produkte. Die Diode das Herzstück der Strahlerzeugung In der Laserstrahlquelle sind mehrere Diodenlaserstapel bestehend aus einzelnen Diodenbarren angeordnet. Die Anzahl der Barren pro Stapel und die Gesamtanzahl der Stapel ist entscheidend für die Ausgangslaserleistung und die geforderte Strahlqualität. Mit Hilfe einer einfachen, patentierten Technik werden die Strahlen der einzelnen Dioden zu einem gemeinsamen Laserstrahl überlagert und in ein Lichtleitkabel eingekoppelt. In den meisten Fällen erlaubt es der modulare Aufbau des Laserkopfes die Systeme zu einem späteren Zeitpunkt mit weiteren Stapeln zur Erhöhung der Leistung auszustatten. Intelligentes Stapelmanagement Die einzelne Laserdiode zielt auf höchste Zuverlässigkeit zur Erzeugung des Laserstrahls. Strenge Kriterien wie speziell entwickelte Prüfverfahren, die weit über den Standard hinausgehen, gewährleisten, dass nur qualifizierte Laserdioden zum Einsatz kommen. Kommt es trotz größter Vorsorge zum Ausfall einer Laserdiode, reagiert das elektronische Stapelmanagement. Diese Technik wurde erstmals von Laserline entwickelt und auf den Markt gebracht. Mit 5 Jahren Gewährleistung auf die Dioden stellt Laserline die Beständigkeit des Laserkopfs unter Beweis. Höhere Leistung/Strahlqualität durch Polarisations- und Wellenlängenkopplung 6

7 Diodenlaserstapel sind das Herzstück jedes Lasers von Laserline 7

8 Systemtechnologie: Funktionalität mit Kopf Modularität Alle Diodenlaser von Laserline basieren auf einem Baukastenprinzip und werden aus wenigen Grundkomponenten: der Strahlquelle und den optischen Komponenten sowie einer Versorgungs- und Steuerungseinheit mit Bedieneinheit zusammengesetzt. Aufgrund ihrer Modularität können Diodenlaser optimal an spezifische Erfordernisse des Kunden angepasst werden und die Wartung und Ersatzteilbereitstellung wird vereinfacht. Verbinden Standard Bus-Kommunikation wie Profi Net, Device Net oder Ethernet sowie analoge und digitale Schnittstellen erlauben ein leichtes Einbinden des Diodenlasers in die Steuerung einer Fertigungsanlage. Die Bedieneinheit der LDF Serie besteht aus einem LCD-Display mit Touchscreen sowie weiteren Elementen zum Steuern des Diodenlasers. Steuern und Versorgen Das kompakte, fahrbare Versorgungsgerät übernimmt die Steuerungs- und Überwachungsfunktionen von Laserkopf und Peripheriegeräten. Alle erforderlichen Komponenten für den Betrieb des Diodenlasers wie Netzteile, Kühlaggregat sowie die Steuerungseinheit sind als modulare, leicht austauschbare Komponenten integriert. Das Versorgungsgerät beinhaltet außerdem alle Kunden- und Teleservice- Schnittstellen. Die Mobilität der Versorgungsgeräte eröffnet eine bisher nicht gekannte Flexibilität im Produktionseinsatz, da nun ein Laser im Bedarfsfall in kürzester Zeit gegen einen Austauschlaser gewechselt werden kann. Ein umfassendes Systemmanagement, welches mehr als 70 Systemdaten vom Laserkopf bis zur Kühlung erfasst, gewährleistet eine Rund-um-die-Uhr Verfügbarkeit des Lasers. Ein zweistufiges Störungsmanagement mit Warn- und Fehlermeldungen erleichtert ein frühzeitiges Reagieren auf etwaige Störungen. 8

9 > Elektrisch/optischer Wirkungsgrad von bis zu 50 Prozent > Niedrige Investitions-/Betriebskosten > Hohe Zuverlässigkeit und Robustheit > Hohe Mobilität und Kompaktheit > Leichte Integrierbarkeit in Produktionsanlagen > Sehr gute Strahlqualität > Ausgeprägte Bediener- und Servicefreundlichkeit 9

10 Maßgeschneiderte Laserstrahlquellen Von der Laserstrahlerzeugung bis zum Werkstück bietet Laserline industrietaugliche Systemlösungen für die Lasermaterialbearbeitung. Von der kompakten 19-Zoll-Einschub-Variante über mobile Geräte mit externer oder interner Kühleinheit bis zu hochspezialisierten Optiken. LDM Diodenlaser Die fasergekoppelten Diodenlaser der LDM-Serie sind eine exzellente Wahl für OEMs, da diese kleinen, kostengünstigen und dennoch leistungsstarken Module einfach in Produktionsanlagen integriert werden können. Sie vereinen in einem 19-Zoll-Einschub von der Größe eines PCs sowohl den Laserkopf mit Fasereinkopplung als auch Spannungsversorgung und Mikroprozessoren zur Überwachung und Steuerung des Lasers. Durch die Reduzierung auf eine grundlegende Funktionalität und Verzicht auf eine Steuerung mit graphischer Bedienoberfläche sind Laser der LDM-Serie besonders kompakt und gewährleisten eine Zuverlässigkeit auf höchstem Standard. LDF Diodenlaser Die Diodenlaser der LDF Serie sind industrielle Arbeitspferde. Der Laserkopf ist in der kompakten Versorgungseinheit integriert, dessen Sensoren kontinuierlich den Zustand des Lasers, seiner Lichtleitkabel und Zusatzkomponenten überwachen. Das Lasersystem kann modular erweitert und der jeweiligen Anwendung angepasst werden, etwa durch das Ergänzen von Diodenlaserstapeln. Die Diodenlaser der LDF-Serie eignen sich in Verbindung mit Strahlweichen und Fasern bis über 100 Meter Länge ideal für den Mehrstationenbetrieb. Die Kompaktheit und hohe Mobilität erlaubt gerade im Mehrstationenbetrieb in der Serienproduktion ganz neue Verfügbarkeitsstrategien für Diodenlaser. LDM Diodenlaser bieten bis zu W Laserleistung in einem Einschubmodul 10

11 LDF Diodenlaser mit integrierter Kühleinheit bietet bis zu 25 kw Laserleistung auf weniger als einem Quadratmeter Stellfläche

12 LDF Diodenlaser in unterschiedlichen Leistungsklassen mit externer Kühleinheit

13 Bei den fasergekoppelten Diodenlaser von Laserline mit Ausgangsleistungen bis zu 50 kw wird der Laserstrahl über ein Lichtleitkabel zum Werkstück übertragen. Abhängig von der Laserleistung werden dabei Lichtleitkabel von 100 µm bis 2000 µm Durchmesser eingesetzt. Optiken Laserline steht für industrietaugliche Systemlösungen in der Lasermaterialbearbeitung. Perfekt auf unsere Diodenlaser abgestimmte Bearbeitungsoptiken sind ein Garant für die erfolgreiche Umsetzung der Anwendungen unserer Kunden. Zu den Bearbeitungsoptiken von Laserline gehören sowohl Standard-Fokussieroptiken und kundenspezifische Sonderoptiken als auch Zusatzkomponenten wie Pyrometer und CCD-Kameras für die Prozessbeobachtung- und -regelung. OEM Kundenspezifische Leistung Neben unseren Standardprodukten, bietet Laserline Sonderlösungen einschließlich direkter, nicht fasergekoppelter Diodenlaser als Pump- oder Lichtquellen sowie kundenspezifische Strahlformungen für besondere Anforderungen in der Materialbearbeitung an. Bearbeitungsoptik OTS-5 Externe Kühleinheit speziell für LDF Diodenlaser entwickelt, optimal angepasst 13

14 Lösungen für Ihre Anwendungen Diodenlaser stellen eine sehr wirtschaftliche, kompakte Wärmequelle dar, die sich für viele Anwendungen durch geeignete Zusatzkomponenten oder Sonderoptiken anpassen lässt. Hartlöten im Karosseriebau Metallschweißen Diodenlaser werden in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen in der Blechbearbeitung der industriellen Serienproduktion eingesetzt. Hohe Festigkeiten und geringer Verzug zeichnen das Fügen mit einem unserer Laser aus. Bei hohen Schweißgeschwindigkeiten lassen sich exzellente Nahtoberflächen erzielen. Unterschieden wird zwischen dem Wärmeleitschweißen und Tiefschweißen. Diodenlaser erzielen schon seit vielen Jahren eine zum Nd:YAG-Laser vergleichbare Strahlqualität zum Tiefschweißen. Tiefschweißanwendungen gibt es im Bereich der Energieerzeugung sowie z. B. bei Getriebekomponenten. Eine weitere erfolgreiche Anwendung ist das Schweißen von Aluminium: Aufgrund der kurzen Wellenlänge nah beim Absorptionsmaximum des Aluminiums, wählt die Automobilindustrie Hochleistungs-Diodenlasersysteme als Werkzeug für das Aluminiumschweißen im Karosseriebau. 14

15 Härten/ Wärmebehandlung Schweißen von Aluminium Schweißen von Tailored Blanks Schweißen von Tailored Blanks Eine noch junge Anwendung in diesem Bereich ist das Schweißen von Tailored Blanks mit Hochleistungsdiodenlasern. Hier werden verschiedene Werkstoffgüten oder -dicken zu einem Bauteil zusammengefügt und erst im zweiten Schritt umgeformt. Bei Fahrzeugteilen lässt sich so das Crashverhalten und Gewicht optimieren. Hartlöten Hartlöten und das verwandte Schweißen mit Zusatzdraht sind etablierte Fügeverfahren von metallischen Bauteilen. Ideal geeignet zum Fügen beispielsweise von Karosseriebauteilen in der Automobilindustrie sind die nahezu wartungsfreien Diodenlaser für die industrielle Serienfertigung. Die Mobilität, der geringe Flächenbedarf, der hohe Wirkungsgrad, die hohe Prozessstabilität und die Verfügbarkeit der Anlagen machen den Diodenlaser zum wirtschaftlichsten Werkzeug für Lötanwendungen. Härten/Wärmebehandlung Mit Diodenlasern werden beim Härten alle Anforderungen an verbesserten Verschleißschutz für Maschinenbauteile, Werkzeuge sowie Zubehör- und Gebrauchsgegenstände zuverlässig abgedeckt. Die Temperaturregelung beim Härten erlaubt es, bei jedem Material die optimale Härte zu erzielen. Die Laserwärmebehandlung kann aber auch genutzt werden, um hochfeste Materialien lokal in ihrer Festigkeit zu reduzieren um in diesen Bereichen höhere Umformgrade zu ermöglichen. 15

16 Auftragschweißen Additive Manufacturing Häufig ermöglichen Diodenlaser ganz neue Produktionsmethoden, wenn konventionelle Verfahren wie z. B. Schweißen oder thermisch unterstützte Prozesse an Grenzen stoßen oder nicht kosteneffizient sind. Auftragschweißen und Beschichten Als das ideale Werkzeug für die meisten Anwendungen zum Auftragschweißen und Beschichten haben sich in den letzten Jahren die fasergekoppelten Diodenlaser erwiesen. Die Vorteile von Diodenlasern gegenüber konventionellen Techniken sind eine hohe Abkühlrate, geringer Verzug und ein besonders feinkörniges Gefüge mit hervorragender Haftung. Die entstehenden Oberflächen sind funktional veredelt und erfordern kaum Nacharbeit. Einsatzgebiete des Pulver- oder Draht-Auftragschweißens können sein: Reparatur und Wiederaufbereitung beschädigter Beschichtungen sowie Korrosions- und Verschleißschutz von Metallbauteilen. Additive Manufacturing Ein sehr interessanter und vielversprechender Ansatz auf diesem Gebiet ist die Integration der Laserquellen in Werkzeugmaschinen. Die Kombination aus additiven und subtraktiven Werkzeugen resultiert in einer völlig neuen Ebene der Fertigung. Eine Fünf-Achs-Fräsmaschine wird mit einem Laser verknüpft. Der integrierte Diodenlaser trägt das Pulver großflächig auf und schafft somit das Grundgerüst des Bauteils. Der nachgeschaltete Fräskopf arbeitet das generierte Teil lediglich an notwendigen Stellen spanend nach. Der flexible Wechsel zwischen Laser- und Fräsbearbeitung ermöglicht die Nachbearbeitung von Bauteilsegmenten, welche am Fertigteil nicht mehr erreichbar wären. Schweißen von Kunststoffen Werden hohe Qualitätsanforderungen an Dichtigkeit, Zuverlässigkeit, Reproduzierbarkeit oder Design gestellt, bieten sich Diodenlaser mit geringer und mittlerer Laserleistung zum berührungslosen und flexiblen Schweißen von thermoplastischen Werkstoffen nach dem Durchstrahlschweißverfahren an. Zu den Einsatzbereichen gehören die Automobilindustrie, die Medizintechnik und die Elektroindustrie. Durch den lokalen Energieeintrag erwärmt sich der Kunststoff in der Fügezone sehr schnell und materialschonend, resultierend in einer homogenen Schmelze ohne Fusselbildung durch Trockenreibung. Setzweg- oder Temperaturmesssysteme zeichnen den Schweißverlauf auf und übergeben das Ergebnis einer übergeordneten Steuerung. Funktionale Änderungen am Bauteil oder neue Designideen in der Schweißkontur lassen sich flexibel programmieren. 16

17 Schweißen von Kunststoffen Kunststoffschweißen bei faserverstärkten Bauteilen Faserverstärkte Bauteile Diodenlaser revolutionieren das Tapelegen und -wickeln faserverstärkter Verbundkunststoffe. Das temperaturgeregelte und lokale Aufschmelzen der Thermoplastmatrix ermöglicht eine direkte Fertigstellung des Bauteils und ersetzt die umständliche Aushärtung in einem Heißluftautoklaven. Führende Flugzeughersteller nutzen das dioden - lasergestützte Tapelegen von Faserverbundkunststoffen für die Fertigung von Rumpf- und Flügelkomponenten. Pumpquellen Moderne, diodengepumpte Festkörperlaser werden zum Schneiden dicker Bleche sowie zum Scannerstrahl- Schweißen von Metallen eingesetzt. Sie basieren entweder auf Einzeldioden oder auf Diodenlasern als Pumpquelle. Diodenlaser oder Diodenlaserköpfe von Laserline eignen sich besonders dafür, da sie mit höchster Intensität und schmaler Bandbreite eine äußerst hohe optische Effizienz beim Pumpen erzielen. 17

18 Kundenservice im Fokus 24/7 Angefangen von der kompetenten Beratung zur Auswahl der optimalen Strahlquelle bis zum Wartungsvertrag für den Diodenlaser: In der Drei-Schicht-Produktion dreht sich bei Laserline alles um die Erfüllung der höchsten Erwartungen unserer Kunden. Unser Team von engagierten und erfahrenen Applikationsingenieuren entwickelt kreative Lösungen individuell auf die Bedürfnisse der Kunden zugeschnitten. Laserline hat darüber hinaus ein weltweites Netzwerk mit universitären Forschungseinrichtungen und Systemintegratoren geknüpft, die bei Bedarf in die Prozessentwicklung und die konkrete Anlagenkonzeption eingebunden werden. Schulung am Diodenlaser Bereits in einem frühen Stadium berücksichtigen wir die spätere Servicestrategie und legen damit den Grundstein für eine erfolgreiche Partnerschaft und eine effiziente Produktion. Anwendungs- und gerätespezifische Schulungen im Werk Mülheim-Kärlich oder beim Kunden stellen einen erfolgreichen und optimierten Produktionsstart sicher. Diagnose via Teleservice Im Produktionseinsatz steht unser Serviceteam bereit, bei allen Fragen schnell Lösungen anzubieten. Die 24-Stunden-Hotline an sieben Tagen in der Woche und der Teleservice sind Dienste, die wir unseren Kunden selbstverständlich anbieten. Der Teleservice erlaubt es, eventuell auftretende Störungen im Lasersystem weltweit online zu diagnostizieren und in den meisten Fällen direkt zu beheben. Maßgeschneiderter Service In der Regel sind alle Ersatzteile vorrätig und können innerhalb kürzester Zeit an jeden Ort der Welt verschickt werden. Der Einbau kann wegen des einfachen, modularen Aufbaus der Diodenlaser meist durch Personal des Kunden erfolgen. Auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit des Lasers sichergestellt, ein kürzest möglicher Anlagenstopp gewährleistet und die Wirtschaftlichkeit des Lasereinsatzes erhöht. Laserline bietet darüber hinaus maßgeschneiderte Serviceverträge und Wartungsvereinbarungen an. Wartungs- und Stillstandszeiten werden so auf ein Minimum reduziert und unsere Diodenlaser erreichen eine Verfügbarkeit von über 99,5 %. 18

19 > 24-Stunden-Hotline > Online-Diagnose & Fehlerbehebung > Servicevertrag mit 99,5 % Verfügbarkeit 19 15

20 Hauptsitz Niederlassung Distributor Laserline ist weltweit vertreten mit Niederlassungen und Distributoren in vielen Ländern. Sie finden die passende Laserline Kontaktadresse in Ihrem Land auf Laserline GmbH Fraunhofer Straße Mülheim-Kärlich, Deutschland Tel Fax sales@laserline.de Laserline Inc Wyatt Drive, Suite 9 Santa Clara, CA 95054, USA Tel Fax info@laserline-inc.com Port Street Plymouth, 48170, USA Tel Fax info@laserline-inc.com Laserline Do Brasil Diode Laser Assistência Técnica LTDA. Condomínio Domo Business Rua José Versolato, 111 Sala Torre B Centro - São Bernardo do Campo SP - Brazil Tel info@laserline.net.br Laserline K.K. Oak Gotanda Bldg. 1F Nishigotanda Shinagawa-ku Tokyo, Japan Tel Fax info@laserline.jp , Laserline GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt auf umweltfreundlichem Papier Laserline Korea CO., LTD. Daehyun Techno-World. # , Ojeongongeop-gil, Uiwang-Si Kyunggi-Do (Zip.16072), Korea Tel Fax info@laserline.co.kr Laserline Laser Technology (Shanghai) CO., LTD. Unit 105, Building Changshou Rd Putuo District Shanghai, , China Tel info@laserline.cn