Was ist ein Hochleistungslaser?
Hochleistungslaser sind Industrielaser, die eine hohe Ausgangsleistung haben und Objekte schneiden und biegen können. Sie werden insbesondere zum Bohren, Schneiden, Anritzen und Markieren von Metall, Glas und Harz verwendet.
Anwendungen von Hochleistungslasern
Hochleistungslaser werden häufig für die Bearbeitung von Objekten eingesetzt, wobei sich ihr Einsatz je nach ihrer Leistung unterscheidet.
1. Hochleistungslaser mit Ausgangsleistung 20-100 W
Hochleistungslaser in diesem Leistungsbereich werden für die Bearbeitung von Materialien wie Metall, Glas und Harz eingesetzt.
Die gebräuchlichsten Metalle sind Aluminiumoxid, rostfreier Stahl, Stahl und Magnesium. Als Kunststoffe werden Fluorpolymere, Acrylharze und Polyimidfolien verwendet. Auch Keramik und organisches EL können verarbeitet werden.
Zu den Bearbeitungsarten gehören Bohren, Schneiden, Anritzen und Markieren. Auch die Mikrofertigung, z. B. die Mikrobearbeitung, ist mit Lasern hoher Leistung möglich.
2. Hochleistungslaser mit Ausgangsleistung 100-1000 W
Hochleistungslaser in diesem Leistungsbereich werden für die Oberflächenmodifikation und -bearbeitung wie Glühen, Lithografie und Abtragen von Schichten eingesetzt.
3. Hochleistungslaser mit Leistung >1000 W
Hochleistungslaser in diesem Leistungsbereich werden auf Industrierobotern montiert und für großflächige Bearbeitungen eingesetzt, z. B. für die 3D-Bearbeitung von Metallen.
Wellenformen von Hochleistungslasern für die Bearbeitung
Hochleistungslaser für die Bearbeitung werden nach ihrer Wellenform in zwei Typen eingeteilt: gepulste Laser und CW-Laser.
1. Gepulste Laser
Gepulste Laser emittieren ihre Leistung in Pulsen. Da gepulste Laser ihre Leistung intermittierend abgeben, wird ihre Leistung wie folgt ausgedrückt:
Der Spitzenwert des Pulses ist die Spitzenleistung [W], die Energie pro Puls ist die Pulsenergie [J], die Summe der Pulsenergie pro Sekunde ist die Durchschnittsleistung [W] und die Anzahl der Pulse pro Sekunde ist die Wiederholfrequenz [Hz], wobei Durchschnittsleistung [W] = Pulsenergie [J] x Wiederholfrequenz [Hz].
2. CW-Laser
Ein CW-Laser ist ein Laser, der seine Leistung kontinuierlich mit einer konstanten Leistung oszillieren lässt. Seine Leistung wird daher in Watt [W] ausgedrückt und mit einem Leistungsmesser gemessen.
Typen und Anwendungen von Bearbeitungslasern
Es gibt zwei Haupttypen von Lasern, die Bearbeitungslaser emittieren: Festkörperlaser und Gaslaser.
Festkörperlaser werden häufig in der allgemeinen Bearbeitung eingesetzt. Die gebräuchlichsten Typen von Festkörperlasern sind YAG-Laser, Faserlaser und Halbleiterlaser.
1. YAG-Laser
Der YAG-Laser fällt unter die Kategorie der Festkörperlaser; die Bezeichnung YAG setzt sich aus den Anfangsbuchstaben Y (Yttrium), A (Aluminium) und G (Granat) zusammen.
Je nach Leistung werden YAG-Laser in verschiedenen industriellen Bereichen eingesetzt, z. B. zum Schneiden, Schweißen, Bohren und Drucken, und können eine Vielzahl von Materialien bearbeiten, darunter Harze und Metalle. Allerdings sind transparente Materialien wie Glas nicht zur Bearbeitung geeignet, da der YAG-Laser sie durchdringt.
2. Faserlaser
Faserlaser sind Laser, die eine optische Faser als Laseroszillator verwenden. Die Oszillationswellenlänge ändert sich je nach den Elementen, mit denen die optische Faser dotiert ist.
Faserlaser, die mit Yb (Ytterbium) dotiert sind, sind typische Faserlaser und werden häufig zur Markierung verwendet.
3. LD-Laser (Halbleiterlaser)
Halbleiterlaser verwenden eine Halbleiterlichtquelle. Zu den Halbleiterlichtquellen gehören GaAlAs (Gallium-Aluminium-Arsenid) und InGaAsP (Indium-Gallium-Arsenid-Phosphor).
Obwohl es schwierig ist, eine hohe Leistung zu erzielen, wird erwartet, dass sie für die thermische Bearbeitung von Materialien wie Oberflächenhärtung, Oberflächenbeschichtung und Punktschweißen eingesetzt werden.