Nieuws

Meer productiviteit bij UKP-lasers

ILT-Aachen UKP-Laser
Met het hybride systeem met vrij programmeerbare multistraaloptiek en galvanometer-scanner kan een laserstraal uit ongelooflijk veel verschillende enkelstralen worden opgedeeld (foto: Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert)

Lasers met ultrakorte pulsen (UKP) tot onder het femtosecondebereik zijn de laatste jaren geschikt gemaakt voor industrieel gebruik. Veel toepassingen zouden kunnen profiteren van de veel geroemde ‘koude ablatie’ – als ze een hogere opbrengst zouden kunnen realiseren. Op de 4. UKP-Workshop – Ultrafast Laser Technology in april 2017 in Aken wordt een nieuwe generatie van deze procestechniek besproken, die juist daar op inspringt.

Reeds in de jaren negentig vergeleken wetenschappers de materiaalbewerking met pulsen van nano-, pico- en femtoseconden. Het resultaat was verrassend: materiaal wordt met de ultrakorte pulsen zo snel verdampt dat nauwelijks warmte in het werkstuk achterblijft. Bovendien zijn de oppervlakken bijzonder glad, de snedes uiterst nauwkeurig en de processen nauwelijks afhankelijk van het materiaal.

Dit was dus al lang bekend, maar pas in de laatste tien jaar hebben de complexe laserbronnen een niveau bereikt dat 24/7 gebruik in de industrie mogelijk maakt. Inmiddels worden systemen tot 100 Watt in serieuze aantallen verkocht. In de materiaalbewerking hebben deze systemen zich een plaats verworven, maar ook worden ondertussen meer productiviteit en sterkere lasers gevraagd. De ontwikkelingen van de lichtbronnen daarvoor in het kW-gebied zijn ver gevorderd, maar een eenvoudig opschalen van de processen is niet zonder meer mogelijk. De flessenhals is momenteel de procestechniek.

Scanner versus multistraals optiek

Nieuwe UKP-lichtbronnen realiseren meer vermogen door herhaalsnelheden in het MHz-bereik of door hogere pulsenergieën. Voor hoge herhaalsnelheden bieden nieuwe scannersystemen met polygoonspiegels veelbelovende resultaten. De spot moet daarbij extreem snel over het werkstuk worden bewogen opdat niet te veel pulsen over elkaar heen vallen en de opgebouwde hitte de kwaliteit van de bewerking niet verslechtert.

Scanners bieden een hoge flexibiliteit bij de te bewerken contour, maar bewegen slechts een enkele spot over het werkstukoppervlak. Grote vlakken met terugkerende patronen kunnen efficiënter met zogeheten multistraal optieken worden bewerkt.

Een multistraal optiek deelt een afzonderlijke laserstraal in veel afzonderlijke deelstralen op. Dat vereist overeenkomst hogere laserpulsenergieën aangezien elke deelstraal het materiaal nog moet kunnen bewerken. Tot nu toe worden hier micro-optieken of diffractief-optische elementen gebruikt, die uit een laserstraal een vast patroon opwekken. Afhankelijk van de toepassing kan dat een lijn, een speciale contour maar ook een patroon met honderden afzonderlijke stralen zijn.

Vloeibare kristallen

Tot nu toe wordt de vorming van meerdere stralen in multistraal optieken gerealiseerd door diffractie van de laserstraal op vaste optische structuren. Deskundigen van het Fraunhofer-Institut für Lasertechniek in Aken hebben nu een systeem ontwikkeld waarbij het diffractieve patroon met 50 Hz is om te schakelen. Daarvoor gebruiken ze Spatial Light Modulators (SLM), die het benodigde diffractiepatroon opwekken met vloeibare kristallen.

In een proefopstelling hebben de onderzoekers het systeem geoptimaliseerd en samen met een galvanometer-scanner uitgeprobeerd. Met een passend optiek worden de beeldfouten gecorrigeerd, zodat ook grote werkstukken met hoge nauwkeurigheid kunnen worden bewerkt.

De programmeerbare veelstraals optiek maakt juist bij UKP-lasers met hogere pulsenergieën een duidelijke verbetering van de productiviteit mogelijk. De onderzoekers mikken op toepassingen in de micro-elektronica of bij het aanbrengen van texturen op oppervlakken, bijvoorbeeld voor consumentengoederen.

UKP-Workshop 2017

Productiviteit en procestechniek bij de toepassing van UKP-lasers zijn belangrijke thema’s tijdens de UKP-Workshop – Ultrafast Laser Technology op 26 en 27 april 2017 in Aken. Specialisten uit de laserontwikkeling, de productietechniek en de industrie treffen elkaar daar voor alweer de vierde keer om nieuwe resultaten en ervaringen uit de toepassing uit te wisselen. Meer informatie over deze bijeenkomst vindt u op www.ultrakurzpulslaser.de.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven