25 % mehr Schneidleistung?-Wie hochvergütete optische Linsen den Laserprozess optimieren25 % mehr Schneidleistung?

Wie hochvergütete optische Linsen den Laserprozess optimieren

Was nützt Ihnen ein schneller Wagen, wenn die Straßenverhältnisse miserabel sind? Ähnlich verhält es sich bei einer anspruchsvollen Laseranwendung. Um ein exzellentes Ergebnis zu erzielen und die Vorteile der Lasermaterialbearbeitung vollständig ausnutzen zu können, bedarf es der strikten Einhaltung besonderer Rahmenbedingungen.

Ihr Vorteil

...durch hochwertige Optiken

  • Erhöhte Maschineneffizienz
  • Verbesserte Schnittkantenqualität
  • Reduzierte Schnittspaltweite – weniger Materialsublimation

...durch saubere Spülluft

  • Schutz der Fokuslinse vor Verschmutzung
  • Konstante Schnittergebnisse
  • Lange Lebensdauer der Optiken
Optische Komponenten

Optische Linsen

Die für den Laserprozess erforderlichen optischen Fokussierlinsen und Umlenkspiegel nehmen hier eine besondere Rolle ein. Werden optische Bauteile höchster Güte eingesetzt, kann die Schneidleistung bei gleicher Laserleistung um bis zu 25% erhöht werden!

Die Lebensdauer dieser Komponenten hängt wiederum von einer geschickt angelegten Spülgasführung mit entsprechender Überwachungsfunktion ab. Die hochwertigen Fokuslinsen werden bei allen eurolaser Systemen daher mit gereinigter, trockener Spülluft beaufschlagt. So können sich Schneidemissionen und Rauchgase während des Einsatzes nicht auf den empfindlichen Halbleiter-Kristalloberflächen ablagern. Die Fokuslinse bleibt für die hochenergetische Laserstrahlung über eine lange Zeit vollständig transparent und wird nicht durch eine überdurchschnittliche Temperaturerhöhung in Mitleidenschaft gezogen.

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Achten Sie also auf die Nutzung von Original-Ersatzteilen, denn hochwertige Komponenten sorgen für bessere Ergebnisse und Sie sparen bares Geld bei jedem Schnitt. eurolaser hat für Sie bereits die beste Auswahl getroffen.


Wofür benötigt man eine Linse?

Wofür benötigt man eine Linse?


Bei jeder Lasermaterialbearbeitung ist nur eines wichtig:

Der energiereiche Laserstrahl muss hochpräzise auf die Materialoberfläche fokussiert werden.

Um das annähernd parallele, unsichtbare Laserlicht dementsprechend zu bündeln, bedient man sich optischer Präzisionslinsen, bestehend aus Zink-Selenit (ZnSe). eurolaser nutzt bei bis zu 1kW (1000 W) Laserleistung ausschließlich transmitive Optiken. Eine Kombination der beiden Krümmungsflächen (konkav und konvex) ergibt die so genannte Meniskuslinse.



Die zur Fokussierung des Laserstrahls verwendeten Meniskuslinsen (ähnlich Parabolspiegelform) werden von dem vorab in einem Teleskop aufgeweiteten Laserstrahl vollständig durchströmt.


 

Die Aufweitung dient der Divergenzkompensation zum einen sowie der verbesserten Fokussierung zum anderen. Es scheint zunächst paradox, doch ein größerer Laserstrahldurchmesser lässt eine wesentlich präzisere Abbildung des Lichtes auf dem Bildpunkt – also im Fokuspunkt - zu.


Was bedeutet dies für den Anwender?

Ein sauberer, kleiner und energiereicher Brennpunkt erlaubt einen sauberen Schnitt. Eine äußerst geringe Wärmeeinflusszone lässt die Materialränder an den Schnittkanten zudem fast unbeeinflusst. Im Brennpunkt – also im Fokus – des Laserstrahls, wird die Energiedichte um ein Millionenfaches erhöht. Der Fokusdurchmesser liegt dann im Bereich von unter 100µm. Das Maximum der Energiedichte beschreibt jedoch lediglich einen Bruchteil dieses Durchmessers und nimmt zum Randbereich hin stark ab.

Je schmaler der Schnittspalt ist, desto höher kann die Bearbeitungsgeschwindigkeit ausfallen. Bei gleicher Energieeinbringung wird also deutlich weniger Material verdampft. Weiterhin gilt: je kürzer die Fokuslänge, desto schärfer der Fokus im Brennpunkt. Dies zeigt auch die Abb. unten. Diese signifikanten Vorteile begünstigen den Laserprozess insgesamt.

Eine weitere optische Größe beschreibt die Schärfentiefe. Bei großer Fokuslänge nimmt diese zu, bei kurzer Fokuslänge nimmt die Schärfentiefe ab. Für Laseranwendungen ist diese gleichzusetzen mit der Länge der Strahltaille.

Dünne, ebene Materialen werden daher vorzugsweise mit kurz fokussierenden Linsen z.B. f´= 1,5 bis 2,5 inch bearbeitet. Eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit bei schmalem Schnittspalt sowie eine sehr gering Wärmeeinflusszone zeichnen diesen sauberen Schnitt aus.

Dickeres oder auch unebeneres Material kann vorteilhafter mit der länger fokussierenden Linse z. B. f´= 5 bis 7,5 inch bearbeitet werden.


Die Qualität der optischen ZnSe-Linsen ist ebenfalls ausschlaggebend für eine erfolgreiche Applikation. Diese Halbleiterkristalle sind für die CO2 Laser Wellenlänge bei etwa 10.600 nm besonders transparent. Der Anteil der Absorbtion und der der Reflexion des Lichtes am Linsenkörper ist nur äußerst gering. Hochwertige Linsen zeichnen sich zudem durch eine spezielle Antireflex-Beschichtung aus, die den Reflexionsgrad beim Ein- und Austreten des Lichtes über das Kristall weiter minimiert. Im Linsenkörper bleibt also kaum Energie „hängen“, die Linse bleibt thermisch unbelastet und weist damit eine lange Lebensdauer auf.

Nur der Grad einer möglichen Verschmutzung kann die Lebensdauer optischer Qualitätslinsen jetzt noch negativ beeinflussen. Aus diesem Grund stellt eurolaser ein ausgeklügeltes Spülluftsystem Lens-Protection zur Verfügung, welches die optische Komponente vor, während und nach dem Bearbeitungsprozess stets mit einer sauberen Atmosphäre umgibt. Durch Sichtkontrollen und mögliche Reinigungsroutinen der Linsen kann darüber hinaus frühzeitigem Verschleiß vorgebeugt werden.

Lasertechnik ist Physik. Beherrschbar durch Know-how, Erfahrung und Zusammenarbeit mit kompetenten Unternehmen und Instituten im Bereich der Lasertechnologie.

eurolaser hat die Grundlagen der Physik seit Beginn der Firmengeschichte in den Produkten über praktikable Lösungen umgesetzt. Dies war einer der Schlüssel zum frühzeitigen Erfolg für viele unserer Kunden nach unserem Motto „Partner for your success“. Heute werden die Erfahrungen der Praxis nachhaltig bewertet, um neue Optimierungen für die Prozesstechnik, das Handling und die Sicherheit zu erarbeiten. Aufgaben, denen sich das eurolaser-Innovations-Team gerne stellt und dessen Ergebnisse nicht auf sich warten lassen.

Lassen Sie sich individuell beraten!

 
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