kann Metall-3D-Druck die Fertigungslands transformieren?
Der 3D-D, auch bekannt alsitive Fertigung (AM), hat sich in den letzten Jahrzehnten rasant weiterentwickelt und ist heute eine spannende,…
Ohne Optik kein Lasersystem! Was den Laien möglicherweise irritiert, ist für den Experten selbstverständlich. Der Fachmann weiß, dass der einer Laserstrahlquelle allein nicht ausreicht, um einen Prozess zu starten.
Was die Quelle emittiert, ist konzentrierte Energie, doch diese muss auf den richtigen Weg gebracht werden. Das Zauberwort lautet hier Strahlformung – und ohne Optik läuft gar nichts. Diodenlaser sind da keine Ausnahme. Sie können nicht einfach ohne Optik auf ein Werkstück gerichtet werden, selbst wenn sie fasergekoppelt sind. Die Faser leitet den Strahl zwar zum Werkstück, formt ihn aber in der Regel nicht, es sei denn, es kommen spezielle Foptiken zum Einsatz. Doch das wäre ein ganz eigenes Thema.
In handelsüblichen Diodenlasersystemen erfolgt die Strahlformung über ein optisches System aus Linsen- und Spiegelelementen – den sogenannten Bearbeitungsoptiken. Wie der Name schon sagt, formen diese Optiken den Laserstrahl so, dass er für die geplante Materialbearbeitung geeignet ist. Anders gesagt: Sie machen aus dem, was die Strahlquelle liefert, einen Strahl, mit dem der Anwender tatsächlich arbeiten kann. Zwei Punkte sind hierbei entscheidend. Erstens muss der Strahl für das Schweißen, Löten, Härten oder Beschichten geeignet sein. Zweitens muss er zur Beschaffenheit des Werkstücks passen.
Hier ein klassisches Beispiel: Ein Strahl, der für Härtungsanwendungen genutzt werden soll, muss besonders homogen sein. Die Optik muss daher sicherstellen, dass die Energiedichte möglichst gleichmäßig verteilt ist. Für diesen Zweck stehen spezielle Homogenisierungsoptiken zur Verfügung, die den von Natur aus homogenen Diodenlaserstrahl weiter optimieren. Zudem muss auch die Strahlgröße passen. Wenn beispielsweise eine Nocke gehärtet werden soll, darf der Spot nicht breiter als die Nocke selbst sein, sonst verfehlt man buchstäblich das Ziel. Auch dafür sorgt die Optik: Sie passt die Spotgröße an und kann diese bei Bedarf sogar während des Prozesses regulieren. Laserline bietet hierfür motorisierte Zoom-Optiken an, die während der Bearbeitung die Spotgröße verändern und so stets für die perfekte Anpassung sorgen.
Nicht nur die Größe zählt, sondern auch die Geometrie. Es stellt sich die Frage, ob der Spot rechteckig, rund oder linear sein sollte – eine Entscheidung, deren Bedeutung sich insbesondere beim Beschichten zeigt. Hier werden häufig breite, rechteckige Strahlen eingesetzt, da sie eine effektive Bearbeitung mit hohen Beschichtungsraten versprechen. Das böse Erwachen folgt jedoch bei filigranen und spitz zulaufenden Bauteilen, wie etwa Maschinenmessern. In solchen Fällen bringt der breite Strahl oft so viel Energie ein, dass die Selbstabschreckung nicht mehr funktioniert und im schlimmsten Fall die Schneide abschmilzt. Wer hier auf schmale, fokussierte, runde Spots setzt und nur die stärkeren Bereiche mit dem breiten Strahl bearbeitet, ist klar im Vorteil. Zudem sollte ein flexibles Umschalten zwischen beiden Spotformen möglich sein. Hochwertige Optiken wie die von Laserline machen genau das möglich.
Und dann gibt es noch die ganz besonderen Fälle, in denen ein einzelner, gut geformter Strahl nicht ausreicht. Beim Löten von feuerverzinkten Blechen beispielsweise laufen Prozesse mit normalen Spots so unruhig, dass die Prozessgeschwindigkeit reduziert werden muss, um die Spritzer im Rahmen zu halten. Die Lösung ist eine preisgekrönte Innovation von Laserline: Strahlteilung durch Multispot-Optik. Diese verwandelt einen klassischen runden oder breiten Strahl in einen Hauptspot mit zwei Vor-Spots, die im Nahtbereich die Verzinkung abtragen und so den Prozess stabilisieren.
Die Liste der Beispiele ließe sich beliebig fortsetzen. Doch eines sollte nun jedem klar sein: Ohne Optik kein Lasersystem! Ohne sie geht es schlichtweg nicht, denn die Welt der Anwendungen ist viel zu komplex. Und wäre es nicht schade, die Möglichkeiten nicht auszuschöpfen? Klar, rein theoretisch könnte man die Faser einfach in die Nähe eines Werkstücks fixieren, den Regler an der Strahlquelle aufdrehen – und irgendetwas würde passieren. Doch wie schon die Alten sagten: „Quidquid agis, prudenter agas et respice finem“ – Was immer du tust, handle klug und bedenke das Ergebnis.
