Trumpf: Hochleistungslaser mit grüner Wellenlänge

Eine neue Hochleistungs-Laserstrahlquelle mit grüner Wellenlänge soll künftig für effizientere Produktionsprozesse beim Kupferschweißen sorgen.

nw_Trumpf_1.jpg Bildquelle: © Trumpf

Mit grüner Wellenlänge lässt sich Kupfer energieeffizienter und hochwertiger schweißen, unabhängig von der Materialoberfläche.

Mit dem Trend zu Elektromobilität und erneuerbaren Energien steigt der Bedarf am Werkstoff Kupfer – der beim Schweißen allerdings einige Herausforderungen mit sich bringt.

Im Projekt ProLasKu…

...– das steht für „Steigerung der Prozesseffizienz und der Schweißnahtqualität beim Laserstrahlschweißen von Kupferstoffen durch innovative Systemtechnik“ – wollen die Technologiepartner rund um den Laserexperten Trumpf eine effiziente und praxisgerechte Lösung für diese Probleme erarbeiten. Ihr Ansatz: ein Hochleistungslaser mit grüner Wellenlänge.

nw_Kupferschweißen_2.jpg Bildquelle: © Trumpf

Kupferschweißen – Der zunehmende Trend in Richtung Elektromobilität und erneuerbare Energien erfordert immer mehr die Verwendung von Kupfer.

Aktuell setzt die Industrie hauptsächlich Infrarotlaser…

...zum Kupferschweißen ein. Doch zu den Werkstoffeigenschaften von Kupfer gehört die hochreflektierende Eigenschaft bei 1000 nm Wellenlänge (IR) und die hohe Wärmeleitfähigkeit. Das führt im Vergleich zu anderen Werkstoffen zu einer starken Reflexion des Laserstrahls – und damit zu einem hohen Energieverlust. Zum anderen können beim Tiefschweißen viele Spritzer entstehen.

Bei Verwendung eines Infrarotlasers…

...wirkt sich all das negativ auf die Nahtqualität und die Energieeffizienz aus. Im Gegensatz dazu absorbiert Kupfer die grüne Wellenlänge (~500 nm) deutlich besser. Zudem entstehen bei dem Prozess deutlich weniger Spritzer. Grüne Laser bieten deshalb nach Überzeugung der Projektpartner die Grundlage für ein energieeffizienteres und qualitativ hochwertigeres Kupferschweißen, unabhängig von der Beschaffenheit der Materialoberfläche.

Grundlage des neuen Lasersystems von Trumpf…

...ist die Technologie eines frequenzverdoppelten Scheibenlasers mit kontinuierlich emittierender Laserstrahlung. Mit Hilfe aufeinander abgestimmter optischer Bauelemente im Resonator und gleichzeitiger Entwicklung neuer Komponenten zur Wellenlängenstabilisierung wurde eine bisher nicht erreichte Laserleistung im grünen Wellenlängenbereich realisiert: Die grüne Laserstrahlquelle, die Trumpf mit den Forschungs- und Industriepartnern iwb (Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften an der TU München), Continental und Siemens entwickelt und erprobt, erreicht mit bis zu 1,5 Kilowatt eine deutlich höhere Ausgangsleistung im Dauerstrichbetrieb als bisher.

Die erhöhte Absorption der grünen Laserstrahlung…

...vom Werkstück resultiert in einem effizienten Schweißprozess mit hoher Qualität. Damit könnten künftig möglicherweise auch herkömmliche Verfahren wie zum Beispiel das Löten durch dieses Schmelzschweißverfahren ersetzt werden.