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Industrielle Lasertechnik: Das sind die Trends

  • Redaktion - 1. März 2022
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@ InWay (CC0-Lizenz)/ pixabay.com

Die theoretische Idee des Lasers stammt von Albert Einstein. 1960 wurde auf Grundlage dieser Idee der erste Laser in den USA in Betrieb genommen. Seitdem hat sich in dem breiten Feld der Lasertechnik einiges getan. Laser sind heute in der Industrie nicht mehr wegzudenken und kommen bei wichtigsten Fertigungsverfahren zum Einsatz.

Schweißen, Schneiden, Abtragen nahezu aller Materialien, bei wenig bis gar keinem Werkzeugverschleiß und hoch präziser, sowie schonender Bearbeitung: Das macht industrielle Laser aus. Und die Verfahren werden kontinuierlich weiterentwickelt und optimiert.

Erfolgreiche Hersteller von Industrielasern und Lasermaschinen setzen dabei nicht nur ein Augenmerk auf die Entwicklung, Herstellung und Optimierung der eigentlichen Laser, sondern auch auf die bestmögliche Anbindung und Integration an damit verbundene Produktionsprozesse.

Das hat sich auch InnoLas Solutions zum Ziel gesetzt. InnoLas Solutions entwickelt aus neuesten Innovationen der Lasertechnologie hocheffiziente Maschinenlösungen für die Elektronik-, Halbleiter- und Photovoltaikindustrie. Durch modulare Plattformkonzepte kann jedes der Lasersysteme individuell für unterschiedliche Fertigungsaufgaben konfiguriert und in die bestehende Peripherie integriert werden.

Diese Trends lassen sich aktuell in der Lasertechnik feststellen.

1. Mehr Laserleistung

Der Trend geht eindeutig zu mehr Laserpower für die Laserquellen. Eine hohe Ausgangsleistung ermöglicht es zum Beispiel beim Laserschweißen, dicke Blechstärken zu bearbeiten. Der Vorteil beim Laserschweißen gegenüber anderen Schweißverfahren liegt darin, dass berührungsfrei gearbeitet werden kann. Das reduziert den Verzug erheblich und die Schweißgeschwindigkeiten sind im Vergleich höher.

Höhere Leistungen bei den Lasern bieten mehr Möglichkeiten in der industriellen Bearbeitung. Auch in der Mikromaterialbearbeitung profitieren Unternehmen von den Vorteilen durch mehr Leistung bei den neuen Lasern. Hier sind heute Quellen mit bis zu zwei Kilowatt mittlerer Leistung und Pulsspitzenleistungen von einigen Gigawatt nichts ungewöhnliches mehr.

Wichtig ist aber stets eine optimale Abstimmung der Leistung mit der Maschinendynamik. Eine zu hohe Leistung kann bei sehr dünnen Materialien wiederum nachteilig sein. Zudem steigt auch der Verschleiß der Maschinen bei höheren Leistungen entsprechend, was mit einem erhöhtem Wartungsaufwand verbunden ist.

2. Festkörperlaser ersetzen mehr und mehr CO2-Laser

Wo vor einigen Jahren noch überwiegend CO2-Laser zum Schneiden und Schweißen eingesetzt wurden, gewinnen heute zunehmend Festkörperlaser, also Faserlaser oder Scheibenlaser, an Relevanz. Insbesondere beim Schneiden entwickelt sich der Trend eindeutig hin zu den Faserlasern.

3. Ultrakurzpulslaser bei der industriellen Materialbearbeitung

Ultrakurzpulslaser können außerhalb des Schweißens und Schneidens vielfältig eingesetzt werden. Früher waren diese Laser einfach noch zu kompliziert in der Anwendung. Heute ist das aber anders und auch der Preis solcher Laseranlagen hat sich in den letzten Jahren deutlich nach unten entwickelt.

Bei Ultrakurzpulslasern im Piko- und Femtosekundenbereich können hohe mittlere Leistungen erreicht werden. So wird zum Beispiel das Bearbeiten und Strukturieren von großen Flächen ermöglicht.

4. Austauschbare Quellen in der Lasertechnik

Laserquellen werden zukünftig gerade bei Anwendungen im Schneiden oder Schweißen austauschbar sein. Damit wird eine hohe Flexibilität bei den Strahlqualitäten und Leistungsverteilungen ermöglicht. Laser könnten somit für Unternehmen ein Zukaufteil werden, dass sich hinsichtlich der Laserquellen spezifizieren lässt.

5. Prozessperipherie, Künstliche Intelligenz und Predictive Modelling

Die Entwicklung der Prozessperipherie gewinnt bei den Laser-Herstellern zunehmend an Bedeutung. Das umfasst unter anderem Optiken und Strahlablenkungssysteme, wie auch die Anwendung von Künstlicher Intelligenz im Bereich Machine Learning.

Ein Anwendungsgebiet bei Machine Learning ist das Predictive Modelling. Hier werden Informationen aus den Prozessen so zusammengefasst und aufbereitet, dass sich daraus Modelle entwickeln lassen, um den Prozessverlauf vorhersagen und dadurch effizient steuern zu können. Auch Verbesserungen in der Qualitätssicherung spielen dabei eine wichtige Rolle, aus denen sich Unternehmen mit ortschreitender Digitalisierung viel versprechen.

Es gibt schon heute Laserscheißmaschinen, die eigenständig Fehler aufgrund abweichender Parameter erkennen, und dementsprechend gegensteuern.

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