Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

L A S R A M engineering ▪ laser ▪ technology Szállézer /Fiber Laser/, finommegmunkálás szállézerrel.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "L A S R A M engineering ▪ laser ▪ technology Szállézer /Fiber Laser/, finommegmunkálás szállézerrel."— Előadás másolata:

1 L A S R A M engineering ▪ laser ▪ technology Szállézer /Fiber Laser/, finommegmunkálás szállézerrel

2 L A S R A M engineering ▪ laser ▪ technology Szállézer /Fiber Laser/, finommegmunkálás szállézerrel

3 Szállézer - előzmények A Nd:YAG lézer sokáig egyeduralkodó a finommegmunkálásban Oka:  A 1064 nm szinte minden fémre és a legtöbb anyagra jó abszorpciót mutat  A 1064 nm jól vezethető száloptikán – a hagyományos tükrös nyalábvezetés leegyszerűsödött  A 1064 nm kis foltba fókuszálható, nagy a teljesítménysűrűség  Viszonylag egyszerű felépítés kis befoglaló méretekkel  A rubinlézer (1960) óta a kristálytechnológia sokat fejlődött  A gerjesztőlámpa és más kopó alkatrészek kicserélése – új, praktikus konstrukcióknak köszönhetően – rutinfeladattá vált Korszakalkotó változás: gerjesztőlámpa kiváltása pumpálódióda használatával (’80-as évek vége) Oka:  A félvezetőlézer előretörése, modulkialakítások, nagyobb teljesítmények, elektronika, hűtéstechnika fejlődése  A gyakori karbantartás (lámpacsere) nem felhasználóbarát  Az eddigi lámpás rezonátorok alacsony hatásfoka  Jobb modulációs képesség Új kutatások a közeli infratartományban (’90-es évek eleje) Oka:  Új kristályok, anyagok, az adalékolás, a száloptika gyártástechnológiájának előrehaladás  A hatásfok további javítása, a stabilitás, az üzembiztonság fokozása (diódalézerek hőérzékenysége) Két Nd:YAG rokon születése  A tárcsalézer – ötlet: kicsi stabil rezonátor, kompakt koncentrikus felépítés (az aktív kristály maga a zárótükör is, koncentrált körkörös gerjesztés) kiváló nyalábtulajdonságot és hatásfokot eredményezett  A szállézer –

4 Szállézer  Rezonátor konstrukció  Sugárvezetés  Ötlet: szál legyen a rezonátor  Technológiai realitás: telekommunikációs ipar szálgyártási és szálcsatolási megoldásai  Pumpálás dióda lézerrel szálon keresztül, hosszanti csatolás  Szál rezonátor = szállézer: kellemes konstrukció, jó hatásfok, minimális optikai elemkészlet, moduláris felépítés, ideális nyalábtulajdonságok

5 Szállézer felépítése I. GTWave konstrukció jellemzői és előnyei Pumpáló szálak (szilíciumdioxid) Lézeraktív (jel) szál (Yb/YB+Er/Er adalékolt) Kis törésmutatójú közös köpeny (polimer) Felhasználói előnyök egyszerű gerjesztés a közös köpeny segítségével független pumpáló és aktív szál hosszanti becsatolású gerjesztési technika megnövelt abszorpciójú pumpálás

6 Szállézer felépítése II. GTWave kétirányú gerjesztés = fokozottan flexibilis pumpálás megnövelt belépési felületek nagyobb teljesítmények gerjesztéséhez megnövelt teljesítmény igen alacsony jelbecsatolási veszteség kétirányú gerjesztés jelmegszakítás nélkül megnövelt megbízhatóság folyamatos bevonat a szál hossza mentén a visszaverődő jel elvezetése a pumpáló diódákról

7 Szállézer felépítése III. GTWave CW szállézer rezonátor kialakítás Szál illesztés Nagy fényerejű pumpáló diódamodulok 915 nm/977 nm Kicsatoló optika (~ 5% reflexió) Záró optika (  99% reflexió) GTWave egység Lézeraktív közeg Megcsapolások + érzékelő diódák Kimenő szál/ nyalábvezető optika

8 Szállézer felépítése IV. GTWave CW szállézer teljesítmény növelés Lézeraktív tekercsegységek sorbakapcsolása moduláris elv gerjesztés belépő felületeinek száma nő, pumpáló blokkok használata fokozatos teljesítménynövelés lehetősége

9 Szállézer jellemzői I. GTWave egység tulajdonságai 1. Pumpáló teljesítmény eloszlása a szál mentén Teljesítmény a pumpáló szálban Teljesítmény a jelszál köpenyében Szál hossz cm Becsatolási arány %

10 Szállézer jellemzői II. GTWave egység tulajdonságai 2. Kimeneti teljesítmény reprodukálási képesség Pumpáló teljesítmény/névleges pumpáló teljesítmény Kimenő teljesítmény/névleges teljesítmény (több, mint 30 egységnél vizsgálva)

11 Szállézer jellemzői III. GTWave egység tulajdonságai 3. Teljesítménynövekedés a pumpáló teljesítmény függvényében Bemenő pumpáló nm (W) Kimenő teljesítmény (W)

12 Szállézer jellemzői IV. Kimeneti teljesítmény stabilitása CW kimenő teljesítmény 100 W névleges teljesítménynél Kimenő teljesítmény (W) Eltelt idő (h) Kimenő teljesítmény (W)

13 Szállézer jellemzői V. Élettartam – megbízhatóság: a szállézerek egyik kulcskérdése 1. Minőségi alkatrészek beszerzése, kvalifikált gyártás Megbízhatóság-orientált fejlesztési feladatok Kritikus elemek hőmérsékletfigyelése Fennmaradó probléma: A diódapumpált szilárdtest- és szállézer legvalószínűbb meghibásodási pontja: a pumpáló diódalézer élettartama Lehetőség: Mivel a szükséges pumpáló teljesítményt sok (akár 20-30) diódamodul állítja elő, ha valamelyik tönkremegy, a többi nagyobb árammal meghajtva helyettesíti Fennmaradó probléma: Működő diódák terhelése nő + átlagos élettartam csökken  lézer tönkremeneteli valószínűsége nő Végzetes meghibásodási határ Átlagos élettartam a meghibásodásig / h Diódaáram / A Diódateljesítmény / W Idő / h

14 Szállézer jellemzői VI. Élettartam – megbízhatóság: a szállézerek egyik kulcskérdése 2. Megoldás: redundáns struktúra még több pumpálómodullal végig alacsonyabb meghajtó áram a névleges diódateljesítményt a lézer élettartam végére éri el a modulok kitolódik a meghibásodási határ Következmény: Az előírt élettartam alatt nincs teljesítményesés, a de működés is végig stabil, mert a pumpáló áram maximum a névleges (előírt) értékig emelkedik Az üzembiztosság a 3 műszakos, adott paraméterekre beállított technológiáknak alapfeltétele Diódaáram / A Idő / h Névleges diódaáram

15 Szállézer jellemzői VII. Nyalábminőség egymódusos nyalábvezető szál a működési hullámhosszra diffrakció-határolt nyalábminőség M 2 ~ 1.1

16 Szállézer jellemzői VIII. Nyalábvezető és fókuszáló optika ipari kivitel – megbízható működés mozgó tengelyen is kis méret, kis tömeg száltörés érzékelés érzékeny hőmegfutás védelem M 2 < 1.1 reflexióálló tokozás a fókuszáló fej figyeli a szálbevezetés sértetlenségét

17 Szállézer jellemzői IX. 100 W-os szállézer felépítése és paraméterei OEM modulrendszer teljesítményarányos bővíthetőség költségérzékeny alkalmazásokhoz CW és modulált üzemmód Teljesítmény CW 100 W Teljesítményingadozás (12 ó)  1% Max. frekvencia 10 kHz Max. csúcsteljesítmény 20 x CW Lassú és gyors felfutású moduláció Visszacsatolt és nyílthurkú működés Nyalábméret  5 mm Divergencia (FA) < 0.4 mrad M2 1.1 Belső és külső vezérelhetőség Nyalábvezető szál hossz 6 m Visszaverődés blokkolása Diódaáram és kimenő teljesítmény kijelzés Analóg és digitális interface Távkapcsolás és távvisszajelzés Vízhűtés Élettartam ≥ ó Méret: 19”6HU, súly 40 kg GTWave egység Lézeraktív közeg Pumpáló modul Integrált CW lézer

18 A szállézer előnyei Csekély éves karbatartásigény : nincs eldobható alkatrész, nincs szükség beállításra, kalibrálásra TEM 00 - Nyalábminőség - Nyalábsűrűség /foltméret Elmarad a sok külső nyalábvezető optika és optikatartó, nem kell állítani (CO 2 lézer!) A rendszer stabilitása jobb, mint a Nd:YAG lézeré (ez főképp az orvosi alkalmazásokban kulcsfontosságú) Tisztán szilárd test lézer felépítés Nincs ún. termikus lencse probléma A teljesítménysűrűségnek és a foltméretnek köszönhetően igen kis méretű alkatrészek is megmunkálhatók 3-10 –szer jobb hatásfok, mint a Nd:YAG lézer esetében A befoglaló méretek alkalmassá teszik bonyolult, összetett rendszerekbe való integrálásra

19 Alkalmazási területek teljesítmény és nyalábjellemzők szerint Vágás Kemény- forrasztás Edzés Vastag- lemez vágás Visszaolvasztás Bevonatolás Polimer hegesztés Hegesztés Szinterezés Nemfémes vágás Forrasztás Nyomdaipar Mikroforrasztás Mikrohajlítás 3D gyors prototípusgyártás Fúrás Markírozás Nyaláb paraméter szorzat Űrtechnika Lézer teljesítmény (1090 nm-en)

20 Vágás I. Jobb nyalábminőség, mélyebb penetráció, nagyobb stabilitás Nd:YAG lézer kiváltása Stent (érfalmerevítő katéter rozsdamentes acélból) vágása finomabb részletek Stencillapok vágása (NYÁK gyártás) simább vágatfal, sorjamentes szélek Precíziós lemezalkatrész gyártás nagyobb megmunkálási sebesség

21 Vágás II. Jobb nyalábminőség, mélyebb penetráció, nagyobb stabilitás Nd:YAG lézer kiváltása

22 Vágás III. Jobb nyalábminőség, mélyebb penetráció, nagyobb stabilitás Nd:YAG lézer kiváltása

23 Vágás IV. Jobb nyalábminőség, mélyebb penetráció, nagyobb stabilitás Nd:YAG lézer kiváltása

24 Vágás V. Jobb nyalábminőség, mélyebb penetráció, nagyobb stabilitás Nd:YAG lézer kiváltása

25 Hegesztés I. Pace maker Jobb nyalábminőség, nagyobb stabilitás, nincs karbantartás Nd:YAG lézer kiváltása Kapszula körbehegesztése finom varratképzés azonnali hermetikus lezárás minimális hőhatás a befoglalt elemekre Kondenzátor-, elemtok zárósapkájának hegesztése Csatlakozó vezetékek ráhegesztése a nyalábparaméterek nagyfokú állandósága növeli a technológiai megbízhatóságot és egyenletes varratminőséget eredményez gyorsabb megmunkálás

26 Hegesztés II. KO304-0,5mm Jobb nyalábminőség, nagyobb stabilitás, nincs karbantartás Nd:YAG lézer kiváltása v = 1,5 m/p v = 1,0 m/p v = 0,5 m/p

27 Hegesztés III. Elektronika Jobb nyalábminőség, nagyobb stabilitás, nincs karbantartás Nd:YAG, CO 2 lézer kiváltása Mikrohuzalozás (pl. mobiltelefon gyártás) szelektív hegesztés: csekély hőhatás a környező alkatrészekre a kis készülékméret ideális integrációs lehetőséget nyújt HD gyártás pórusmentes hermetikus lezárás a jobb minőségű és megbízhatóságú varrat kevesebb utómunkát jelent Elektronikus egységek ponthegesztése nagyobb termelékenység minimális helyigényű, maximális flexibilitású nyalábvezetés

28 Hegesztés IV. Jobb nyalábminőség, csökkentett ciklusidők - nagyobb darabszámok Nd:YAG lézer kiváltása Eldobható borotva pengéjének rögzítése 75  m-es anyag hegesztése: ideális jellemzők rozsdamentes vékonylemez megmunkálásához kombinálható lézeres vágással, jelöléssel összeszerelés utáni megmunkálás

29 Gravírozás - markírozás Jobb nyalábminőség, nagyobb megmunkálási sebesség Nd:YAG, CO 2 lézer kiváltása Kontakt kerámiahenger (Anilox) gravírozása részletesebb, folyamatosabb cellarajzolat gyorsabb megmunkálás jobb tintaeleresztő képesség Réz nyomóhenger gravírozása kedvező felületi behatolás magas reflexiójú anyagoknál is élesebb kontúr, jobb felbontás Alkatrészek markírozása cizelláltabb kép nagyobb írássebesség mellett a kompakt kivitel és a száloptika révén egyszerű beépíthetőség hagyományos jelöléstechnikák leváltásakor

30 Mikrohajlítás HD gyártás Jobb nyalábminőség, nagyobb megmunkálási sebesség Nd:YAG lézer kiváltása Winchester armatúrák hajlítása kész alkatrészek „csavarása” (post processing) jól kézben tartható folyamat a stabilitás miatt nagy sorozatok legyárthatók karbantartást alig igényel

31 Prototípus gyártás Jobb nyalábminőség Nd:YAG lézer kiváltása Szelektív lézeres szinterezés a 1090 nm különösen előnyös rozsdamentes acél- és titánpor szinterezéséhez finomabb felbontás: könnyebb struktúrák

32 Méréstechnika, űrtechnika Jobb nyalábminőség Diódalézer kiváltása Lézeres terepmérés nagyobb teljesítmény megbízható jobb nyalábminőség – jobb célmegkülönböztetés szemre biztonságos hullámhossz egyéb szabadtéri alkalmazás (távközlés) 1550 nm, 2-5 W, ill.kW

33 Szállézer alkalmazási irányai - piaci lehetőségek A Nd:YAG lézerrel szemben nagyobb behatolási mélység Terjedelmesebb munkadarabok és megnövekedett munkatávolságok Megmunkálás nagyobb távolságról Vastagabb anyagok Kedvezőbb jellemző méretek Jobb vágatminőség és kisebb résméret Rövidebb ciklusidők Nagyobb termelékenység Fokozott flexibilitás Kedvező rendszerépítési lehetőség

34 LASRAM FL100 Lézer típus:SZÁLLÉZER Lézer hullh.:1090 nm +/-5nm Névl.átlagtelj.: W M2:1.1 Sugár minőség:0.38 mm.mrad Megmunk.fej:FLH 100 Fókusztávolság:50 mm Fókuszfolt:10 µm Segédgáz:G1/8’’, 18 bar

35 LASRAM FL100 Tengelyek:X,Y,Z,A Mdb. max:300 x 300 x 100 mm Sebesség:250 mm/s, 1080°/s Lépéshossz:0,1µm Tengelypont.:1µm/100mm Ismétlési pont.:+/- 0,5 µm Pozícionálási p.:0,1µm Forg./A/ teng.lép.:0,0002° Ismétlési p./A/:+/-0,0003° Tengelypont.:0,0006° Axiális merevség: µm/kg Vezérlő:Fanuc komp. NCT CNC


Letölteni ppt "L A S R A M engineering ▪ laser ▪ technology Szállézer /Fiber Laser/, finommegmunkálás szállézerrel."

Hasonló előadás


Google Hirdetések