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Der Trend geht heute immer mehr in Richtung Elektromobilität und auch erneuerbare Energien. In diesen Bereichen kommt dann auch immer öfter Kupfer zum Einsatz. Das Schweißen dieses Werkstoffs ist bisher aber mit einigen Herausforderungen verbunden, hier soll eine Lösung gefunden werden. Der Laser- und Lasersystemhersteller TRUMPF entwickelt nun in einem Verbundprojekt mit dem Namen ProLasKu zusammen mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft eine neue Laserstrahlquelle, die mit einer grünen Wellenlänge ausgestattet ist. Das Ziel ist die Entwicklung neuer Hochleistungslaser, die beim Schweißen des Werkstoffs Kupfer effizientere Produktionsprozesse erreichen sollen.
Grüne Laserstrahlquelle für erhöhte Qualität
Die von TRUMPF entwickelte grüne Laserstrahlquelle, die zusammen mit den Partner erprobt wird, erreicht im Dauerstrichbetrieb bis zu 1,5 Kilowatt Ausgangsleistung, dies ist deutlich höher, als es bisher der Fall war. Dadurch werden beim Kupferschweißen deutlich effizientere Produktionsprozesse ermöglicht.
Grüne Wellenlänge effizienter als Infrarotlaser
Zur Zeit wird in der Industrie zum Kupferschweißen hauptsächlich der Infrarotlaser eingesetzt. Allerdings weisen die Werkstoffeigenschaften von Kupfer nicht nur eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, sondern auch eine hochreflektierende Eigenschaft bei 1000 Nanometern Wellenlänge (IR). Verglichen mit anderen Werkstoffen ergibt sich hier eine recht starke Reflektion des Laserstrahls, dies wiederum führt zu einem hohen Energieverlust. Weiterhin ist es auch so, dass beim Tiefschweißen etliche Spritzer entstehen können. All diese Punkte bringen spezielle Herausforderungen mit sich im Bereich Energieeffizienz und Nahtqualität, wenn ein Infrarotlaser verwendet wird. Die grüne Wellenlänge wird dagegen von Kupfer weitaus besser absorbiert. Dadurch stellen grüne Laser die beste Grundlage dar für ein qualitativ hochwertigeres und gleichzeitig energieeffizienteres Kupferschweißen, und zwar absolut unabhängig von der Beschaffenheit der jeweiligen Materialoberfläche. Auch die Entstehung von Spritzern reduziert sich deutlich.
Zusammenarbeit mit Industrie und Wirtschaft
Das Forschungsprojekt ProLasKu ist auf drei Jahre angelegt, und es ist ein Teil der Initiative „Effiziente Hochleistungs-Laserstrahlquellen (EffiLAS). Diese Initiative befasst sich mit Innovationen für Lasersysteme, die leistungsfähiger sowie energie- und kosteneffizienter sind. Sie wird zudem auch vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Zusammen mit den Partnern Siemens und Temic Automotive Electric Motors sowie dem Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften von der Technischen Universität München arbeitet TRUMPF seit dem Dezember 2016 in diesem Projekt.
Die Bezeichnung des Projekts ProLasKu steht für die „Steigerung der Prozesseffizienz und der Schweißnahtqualität beim Laserstrahlschweißen von Kupferstoffen durch innovative Systemtechnik“.
Faszinierend! Generell habe ich das Gefühl, dass der Laser jetzt doch seinen großen Einzug hällt^^ Vor allem zum präzisen zuschneiden von materialien machen Laser immer mehr Sinn. Nicht nur das die Kosten geringer werden, auch die Möglichkeit, zunehmend dreidimensionaler zu schneiden vervielfältigt die Anwendungsmöglichkeiten.
Obwohl natürlich die Technologieexplosion auch geniale alternative Systeme hervorbringt. Wasserstrahlschneiden ist mittlerweile auch immer ausgereifter und kann logischerweise bei hitzeempfindlichen Materialien punkten. Auch hier ermöglicht dreidimensionales Schneiden völlig neue Möglichkeiten!