Neueste Entwicklungen in der Maschinentechnik zum Schweißen und Beschriften mit Laser
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- Louisa Schuster
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1 PRODUKTIONSSYSTEME Siewert Nr. ERW 184 A Vortrag Technologieseminar 2008 Neueste Entwicklungen in der Maschinentechnik zum Schweißen und Beschriften mit Laser Andreas Siewert IPG Laser GmbH, Burbach
2 Industrial Fiber Lasers 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
3 Überblick Das Unternehmen IPG Laser GmbH Konzept CW-Faserlaser Konzept gepulster Faserlaser Kunststoff-Beschriftungen mit dem Faserlaser Kunststoffschweißen mit 975nm Kunststoffschweißen mit Faserlaser unterschiedlicher Wellenlänge
4 IPG Photonics Corp. Paris, France London, England Burbach, Germany Moscow, Russia Daejon, South Korea Tokyo, Japan Milan, Italy Beijing China Oxford, USA Hong Kong China Bangalore, India Next tbo Manufacturing, Sales and R&D Manufacturing and Sales Sales Only 37,000 m 2 Produktionsfläche 1200 Mitarbeiter R&D 15%
5 IPG Märkte & Umsatzentwicklung Anwendungen in 2007 IPG Umsatzentwicklung Advanced Applications 11% Te lecom 6% Medical 4% ($ in millions) $200,0 $160,0 $120,0 Materials Processing 79% $80,0 $40,0 $0,0 1998A 1999A 2000A 2001A 2002A 2003A 2004A 2005A 2006A 2007
6 IPG Laser Burbach, NRW
7 Vertical Integration Fab Operations Semiconductor Wafer Growth Diode Processing Chip Mounting Burn-In Laser diode Packaging PLDs 5-25 Optical Preform Silica based glass MCVD method Dope with rare earth ions Final Assembly Coupling Final burn in Shipment Deep in technology Deep in experience Fiber Draw 3 Draw towers Active fibers only >200 different fibers Modules Up to Watts Fiber Block Podding active fibers Components Bragg Gratings Isolators Couplers
8 IPG Fiber Laser Program Laserleistung 10KW 1KW 100W 10W 1W Diode Laser MM Yb-Fiber Lasers MM SM Raman Lasers Erbium Fiber Lasers MM SM Raman Lasers Thulium Fiber Lasers MM SM 0.1W 975 nm 1070nm Wellenlänge 1550 nm 1940 nm
9 Modularer & Redundanter Laser - Kompaktes u. monolithisches Design Parallele Pumpanordnung der LDM Monomode-Strahlqualität M 2 < 1.05 Robuster mechanischer Aufbau Thermisch unempfindlich Keine Justage des Lasers
10 Zuverlässigkeit / Diodenstandzeit + Telekom-Qualität Chip und Verpackung + kleine Baugröße + passive Kühlung + Redundanz + kein Schneeballeffekt IPG Multi-Mode-Broadband Diodes
11 20 Watt CW- Faserlaser Luftgekühlte Lasermodule Single mode Ausgangsleistung M 2 < 1.05 Modulation mit 80kHz Faserlänge 10 m wartungsfrei Wirkungsgrad > 25% -
12 IPG Q-switched Faserlaser Q-Switched Faserlaser - Q-Switch master Oscillator Power amplifier Kollimator Frequenz 2 80kHz Leistung 0 30 Watt
13 Gepulste Faserlaser Ausgangsleistungen: 5W 500W Module bis 30W 19 Rack Laser 500W average power
14 Strahlqualität des Faserlasers Spezifikation M 2 : typisch 1.5, maximum 2.0
15 Typische Pulsform IPG: Laser 1mJ/20kHz/100ns ~30% der Pulsenergie (0.3mJ) über 4kW Spitzenleistung
16 Beschriftungen mit Faserlaser
17 Beschriftungen mit Faserlaser
18 Beschriftungen mit Faserlaser 15mm
19 Beschriftungen mit Faserlaser Graustufenbeschriftungen
20 Beschriftungen mit Faserlaser Graustufenbeschriftungen
21 Einzelpulsansteuerung Einzelpuls keine Pulsüberhöhung Hohe Puls-Pulsstabilität Nominale Pulsenergie bei jedem Puls -
22 Beschriftungen mit Faserlaser Ditheringmodus
23 Beschriftungen mit Faserlaser Ditheringmodus
24 Diodenlaser mit 975nm DLR-200-AC Diodenlaser mit hohen Standzeiten Faserdurchmesser μm MTBF > Stunden wartungsfreie Geräte kleine kompakte Geräte Fasergeführt CW- oder moduliert Kollimator Diodenlaser 20 Watt
25 Schweißen mit Faserlaser Ø beam F-Theta Objective, f=100mm First surface M2 M1 A Max. scan field 24 x 24 f=100mm BFL Last surface FFL Image plane Ø spot ~ 50μm
26 Absorbtionsverhalten Relatve Absorbtion Additive Erbium Faserlaser Thulium Faserlaser Sichtbarer Bereich Diodenlaser 975 nm Faserlaser 1070 nm 1500 nm 2000 nm
27 Überlappschweißen Überlappschweißen von transparenten PC mit TLR
28 Stumpfstoß Stumpfstoß von PE 2mm mit 10 Watt
29 Zusammenfassung Kompakte Baugröße Skalierbar in Leistung Hoher Wirkungsgrad, geringe Betriebskosten neue Anwendungsfelder aufgrund von idealer Strahlqualität Niedrige Investkosten
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