Vor mehr als 30 Jahren wurden die ersten Schweißlaser mit Mikroskopen ausgestattet und erlaubten so, unter dem Mikroskop, kleinste Defekte zu reparieren.
Dies war der Beginn des Einzugs der Lasertechnologie in den Werkzeug- und Formenbau.
Etwa zur gleichen Zeit fanden diese Geräte auch im Dentallabor und im Bereich der Schmuckherstellung einen weiteren großen Kreis von Anwendern.
Mit den ersten automatisierten Lasern setzten diese Ihre Erfolgsgeschichte in den Bereichen Sensorik und Medizintechnik fort.
Viele 1000 Nd:YAG-Laser wurden weltweit in den genannten Branchen verkauft und etablierten so diese Technologie- als festen Bestandteil der Reparatur und Herstellungsprozesse.
Für mehr als 20 Jahre schien der Nd:YAG-Laser alternativlos. Selbst wenn es schon Halbleiterlaser gab, so war es undenkbar, die benötigten Laserpulse mit Hilfe dieser Halbleiterlasern zu erzeugen.
Selbst wenn es technisch möglich gewesen wäre, so wären diese Laser zur damaligen Zeit unerschwinglich gewesen. 2012 kam dann, mit einem neuen Produkt der Firma IPG, der Game-Changer.
Die Firma IPG brachte als erste Firma weltweit Lasermodule auf den Markt, die kurze Pulse im KW-Bereich erzeugten und im gleichen Setup der Nd:YAG Laser benutzt werden konnten.
Die Preise waren deutlich höher als die der Nd:YAG Laser, aber die Vorteile lagen aus technischer Sicht klar auf der Hand.
Als technisch orientiertes Unternehmen testeten wir bereits 2013 diese Technologie ausgiebig, um diese dann später ggf. in unsere Geräte zu implementieren.
Die ersten Tests verliefen sehr positiv und auch unsere Kunden waren nach den ersten Tests begeistert. Also entschieden wir uns diese Module in unseren Serienprodukten zu integrieren,
auch wenn diese dann deutlich teurer würden und unsere Margen sinken würden. Es war uns klar, dass wir den Erfolg dieser Technologie auf Zeit nicht würden aufhalten könnten und
es somit besser sein würde, von Anfang an, neue Geräte, basierend auf dieser Technologie zu entwickeln und somit für unsere Kunden Nd:YAG Laser, als auch die neuen Faserlaser anbieten zu können.
Wirkungsgrad: Steckdose zu Laserausgangsleistung
Der Wirkungsgrad von Nd:YAG Lasern liegt bei 3-4%. Daher brauchen Laser mit höherer Ausgangsleistung Drehstrom, als auch eine externe Wasserkühlung.
Ein 600 Watt Nd:YAG-Laser würde also eine Leistungsaufnahme von ca. 15.000W haben und bräuchte eine Kühlleistung von ca. 14.400 W
Der Faserlaser mit 600W mittlerer Leistung braucht hingegen nur 2200 Watt, kann an einer normalen 230V Steckdose betrieben werden und braucht nur ein paar integrierte Lüfter für die Luftkühlung.
Strahlqualität (die Strahlqualität beschreibt die Möglichkeit den Laserstrahl zu fokussieren)
Bedingt durch die hohe thermische Belastung im Laserkristall verändert der Nd:Yag-Laser seine Strahlqualität mit zunehmender Leistung zu einer schlechteren Fokussierbarkeit.
Das heißt, der Laserstrahl wird auf dem Werkstück größer. Aber auch schon bei einzelnen Laserpulsen ist die Fokussierbarkeit im Vergleich zum Faserlaser deutlich schlechter. Das sogenannte Strahlparameterprodukt (welches die Fokussierbarkeit beschreibt) liegt beim Nd:YAG Laser bei ca. 20 und wird mit zunehmender Leistung dramatisch schlechter.
Beim Faserlaser liegt dieser Wert bei 2,5 und verändert sich auch bei höchster Leistung nicht.
Praktisch ergibt sich daraus bei gleichem Objektiv (190 mm Brennweit ) ein kleinster Spotdurchmesser von 250 µm beim YAG und 100µm beim Faserlaser.
Stabilität der Laserenergie
Die Laserleistung beim Nd:YAG-Laser ist maßgeblich vom Zustand und der Justage der Optiken abhängig. Gegen Ende der Lebensdauer der Lampe sinkt auch die Laserleistung ab.
Geringste Abweichungen in der Justage haben gravierende Auswirkung auf die Laserleistung.
Beim Schweißen von sehr dünnen Drähten mit sehr geringen Pulsenergien, machen sich diese Schwankungen deutlich bemerkbar.
Hat der Nd:YAG-Laser bei geringer Energie eine Abweichung der Puls zu Puls Energie von +-10%, ist diese beim Faserlaser +-1 %.
Auch lässt sich der Diodenstrom extrem genau einstellen und erlaubt somit stabile Pulse von wenigen mJ. Diese Pulse sind von normalen Nd:YAG Lasern so nicht zu erzeugen.
Hier hilft dann der Einsatz einer Modenblende, die aber den Wirkungsgrad weiter extrem reduziert und dennoch nie an die Stabilität des Faserlasers heranreicht.
Kalibrierung auf einen Werksstandart
Bei Faserlasern ist es möglich, Laser auf einen Werksstandart zu kalibrieren. Das heißt, bei gleichen Einstellungen geben die Laser alle die gleiche Energie ab. Dies ist nur durch die hohe Stabilität der Faserlaser, als auch durch die Vision-Kalibriersoftware möglich. Eine Rückführung zum ISO-Standard ist durch geeignete Messgeräte möglich.
Maximale Energie
Hier hat der Nd:YAG-Laser seinen wirklichen Vorteil. Während die Faserlaser nur das 10-fache ihrer mittleren Leistung aufbringen können, haben Nd:YAG-Laser auch bei geringer mittlere Leistung deutlich höhere Pulsspitzenleistungen. Dies ist besonders bei Werkstoffen wie reinem Kupfer oder Silber von Vorteil.
Dies ist besonders bei massiven Werkstücken aus reinem Kupfer oder Silber sehr von Vorteil. Bei dünnen Drähten oder feinen Bauteilen kommt man allerdings auch mit dem Faserlaser sehr gut klar.
Wartung und Verschleiß
Beim Nd:YAG-Laser stellt die Blitzlampe ein echtes Verschleißteil dar und muss regelmäßig gewechselt werden. Bei großen Systemen sind sogar zwei Blitzlampen verbaut.
Diese müssen je nach Nutzung der Maschine ein bis zwei Mal im Jahr gewechselt werden. Die Kosten belaufen sich je nach Hersteller im Bereich von
500 bis 1500 EUR je Wechsel. Auch die Spiegel und sogar der Kristall müssen ggf. im Laufe der Jahre getauscht werden.
Eine Justage des Resonators empfiehlt sich einmal jährlich im Rahmen des Wechsels der Blitzlampe/n oder bei Anzeichen jeder negativen Abweichungen in der Leistung.
Der Faserlaser ist ein komplett hermetisch gekapseltes System, welches keine Verschleißteile aufweist und auch nicht justiert werden muss.
Die Lebensdauer der Dioden ist mit 100.000 Std angegeben. Die Wartung beschränkt sich auf das Reinigen der Lüftungsöffnungen.
Auch gibt es beim Faserlaser, anders als bei den Nd:YAG-Lasern, keinen schleichenden Leistungsverlust.
Zumindest haben wir dies in jetzt fast 10 Jahren noch bei keinem System feststellen können.
Aus diesem Grunde bieten wir die optional mögliche Garantieerweiterung auf bis zu 60 Monate für alle FSS-Laser aus dem Haus Vision Lasertechnik an.
