13.06.2017 Leistungsschub bei blauen Lasern

13.06.2017
Leistungsschub bei blauen Lasern
SAVE THE DATE
LASER World of PHOTONICS
Datum: 24. - 27.6.2019
Blaue Laser mit Wellenlängen um 450 Nanometer wären ideal für die
Bearbeitung stark reflektierender Metalle. Doch ihre Leistung ließ
bisher zu wünschen übrig. Das ändert sich nun.
Mit 10 Millionen US-Dollar Risikokapital und zwei erfahrenen Gründern
an der Spitze ist das Startup NUBURU 2015 aufgebrochen, um
Laserstrahlquellen für den 3D-Druck zu optimieren. Genauer: Blaue
Laser, die für mehr Präzision, Geschwindigkeit und Flexibilität in der
additiven Verarbeitung von Metallen sorgen sollen.
Das Team um Seriengründer Dr. Mark Zediker und Jean-Michel Pelaprat,
der auf diverse Führungspositionen in der Laserbranche zurückblickt,
hat offensichtlich nicht zu viel versprochen. LASER 2000 wird auf
der LASER World of PHOTONICS 2017 in München einen blauen
Hochleistungslaser des US-Startups präsentieren, der mit 150 Watt
Ausgangsleistung bei 450 Nanometern Wellenlänge ein neues Kapitel in
der Lasermaterialbearbeitung schreiben soll. Zentrale Vorteile des blauen
Lasers: Auch stark reflektierende Metalle wie Kupfer absorbieren in
diesem Wellenlängenbereich das Gros der Laserleistung, und obendrein
lässt sich das Licht stärker fokussieren.
Nicht nur für den 3D-Druck interessant
Kupferlegierungen und Gold absorbieren bei Raumtemperatur
kaum ein Zehntel der Energie von Infrarot-(IR)-Lasern, die in der
Materialverarbeitung verbreitetet sind. Auch bei grünem und rotem Licht
sind es kaum mehr als 30 Prozent. Dagegen steigt die Absorption beim
Einsatz des blauen Lasers auf fast 70 Prozent. Auch Silber, Titan und
Nickel absorbieren das blaue Licht signifikant besser. Laut NUBURU ist
diese hohe Absorption der Schlüssel zu deutlich schnelleren Prozessen
in der Lasermaterialbearbeitung. So seien im 3D-Druck abhängig von der
verarbeiteten Legierung bis zu zehnmal höhere Druckgeschwindigkeiten
möglich. Auch Schweiß- und Schneideprozesse will das Startups mit
den blauen Hochleistungslichtquellen massiv beschleunigen. Weil die
hohe Absorption obendrein die Neigung zu Metallspritzern minimiert,
soll neben der Beschleunigung auch die Präzision und Prozessqualität
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steigen. Gerade beim Bearbeiten von Kupfer und Kupferlegierungen sind
die Spritzer bisher ein großes Problem.
Der luftgekühlte blaue Laser erlaubt laut NUBURU zudem bis zu fünfmal
kleinerer Spotgrößen als IR-Laser mit vergleichbarer Leistung. Diese
Fokussierbarkeit ermöglicht höhere Präzision und Druckauflösungen –
welche zu homogeneren Bauteilen und Oberflächen führen. Alternativ
kann der Abstand der Fokussierlinse zum Werkstück erhöht werden,
um deutlich vergrößerte Bearbeitungsflächen gegenüber IR-Lasern zu
erreichen.
Breites Anwendungsspektrum
Die Möglichkeit, auch Kupfer, Silber und Nickel präzise zu schneiden,
schweißen und zu drucken, ist für viele Anwenderbranchen interessant.
Etwa für die Fertigung von Lithium-Ionen-Akkus für Notebooks,
Smartphones oder Elektroautos. Dabei wird Elektrodenmaterial
auf hauchdünne Kupferfolie aufgebracht, die anschließend auf das
Zellenmaß zugeschnitten wird. Bei dem Zuschnitt sind Metallspäne oder
-spritzer Tabu, weil sie gefährliche Kurzschlüsse und Batteriebrände
auslösen können. Neben dem Zukunftsmarkt der Hochvolt-Batterien
zielen die blauen Hochleistungslaser auf vielfältige Anwendungen in
der Elektronik- und Fahrzeugindustrie. Wo immer es gilt, Kupfer und
Edelmetalle präzise und schnell zu bearbeiten, verspricht das blaue Licht
Vorteile.
Im Fokus steht aber Additive Manufacturing. Ob beim
Laserauftragsschweißen oder dem schichtweisen Aufbau von
Metallteilen im Pulverbettverfahren – dank der hohen Absorption
verspricht die Hochleistungsstrahlquelle Vorteile. Hintergrund:
Im Pulverbettverfahren schmelzen Laser Metallpulver Schicht für
Schicht zu Bauteilen zusammen, wobei komplexeste Geometrien mit
beliebigen innen liegenden Hohlräumen und Kanälen machbar sind.
Das Verfahren wird in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizintechnik
und im Maschinenbau bereits zur Fertigung von Serienkomponenten
eingesetzt. Einem breiteren industriellen Einsatz stehen bisher noch
geringe Prozessgeschwindigkeiten und Produktivität sowie die begrenzte
Materialauswahl im Weg. Die präzise, schnelle Verarbeitung von
Edelmetallen und Kupferlegierungen ist vor diesem Hintergrund ein
echter Fortschritt.
Bildquelle: © NUBURU Inc.
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