Herausforderungen bei der Laserbearbeitung und Laserkühlung von hochreflektierenden Materialien

Die Laserindustrie entwickelt sich rasant, insbesondere in großtechnischen Fertigungsbereichen wie der Automobil-, Elektronik-, Maschinenbau-, Luftfahrt- und Stahlindustrie. Diese Branchen haben die Laserbearbeitungstechnologie als verbesserte Alternative zu traditionellen Verfahren eingeführt und sind damit in das Zeitalter der „Laserfertigung“ eingetreten.

Die Laserbearbeitung hochreflektierender Materialien, einschließlich Schneiden und Schweißen, stellt jedoch weiterhin eine große Herausforderung dar. Diese Frage teilen die meisten Anwender von Laseranlagen: Kann die gekaufte Laseranlage hochreflektierende Materialien bearbeiten? Ist für die Laserbearbeitung hochreflektierender Materialien ein Laserkühler erforderlich?

Bei der Bearbeitung hochreflektierender Materialien besteht die Gefahr, dass der Schneid- oder Schweißkopf und der Laser selbst beschädigt werden, wenn zu viel Laserlicht in das Laserinnere eindringt. Dieses Risiko ist bei Hochleistungs-Faserlasern besonders ausgeprägt, da die Leistung des Rückstrahls deutlich höher ist als bei Niedrigleistungs-Lasern. Auch das Schneiden hochreflektierender Materialien birgt ein Risiko für den Laser, da bei unvollständigem Durchdringen des Materials hochenergetisches Rückstrahllicht in das Laserinnere gelangt und Schäden verursacht.

Was ist ein hochreflektierendes Material?

Hochreflektierende Materialien zeichnen sich durch eine geringe Absorptionsrate in der Nähe des Lasers aus, bedingt durch ihren geringen spezifischen Widerstand und ihre relativ glatte Oberfläche. Hochreflektierende Materialien lassen sich anhand der folgenden vier Kriterien beurteilen:

1. Beurteilung anhand der Laserausgangswellenlänge

Unterschiedliche Materialien weisen unterschiedliche Absorptionsraten für Laser mit verschiedenen Wellenlängen auf. Einige können eine hohe Reflexion aufweisen, andere hingegen nicht.

2. Beurteilung anhand der Oberflächenstruktur

Je glatter die Oberfläche eines Materials ist, desto geringer ist seine Laserabsorption. Selbst Edelstahl kann hochreflektierend sein, wenn er glatt genug ist.

3. Beurteilung anhand des spezifischen Widerstands

Materialien mit niedrigerem spezifischem Widerstand weisen typischerweise geringere Absorptionsraten für Laser auf, was zu starker Reflexion führt. Umgekehrt weisen Materialien mit höherem spezifischem Widerstand höhere Absorptionsraten auf.

4. Beurteilung anhand des Oberflächenzustands

Die Oberflächentemperatur eines Materials, unabhängig davon, ob es sich im festen oder flüssigen Zustand befindet, beeinflusst seine Laserabsorptionsrate. Im Allgemeinen führen höhere Temperaturen oder flüssige Zustände zu höheren Laserabsorptionsraten, während niedrige Temperaturen oder feste Zustände niedrigere Laserabsorptionsraten aufweisen.

Wie lässt sich das Problem der Laserbearbeitung von hochreflektierenden Materialien lösen?

Zu diesem Thema hat jeder Lasergerätehersteller entsprechende Gegenmaßnahmen entwickelt. So hat beispielsweise Raycus Laser ein vierstufiges Schutzsystem gegen hochreflektierendes Licht entwickelt, um die Problematik der Laserbearbeitung hochreflektierender Materialien zu lösen. Gleichzeitig wurden verschiedene Rücklichtüberwachungsfunktionen hinzugefügt, um den Laser bei abnormalen Bearbeitungsprozessen in Echtzeit zu schützen.

Laserkühler ist erforderlich, um die Stabilität der Laserleistung zu gewährleisten.

Die stabile Laserleistung ist entscheidend für eine hohe Effizienz und Produktausbeute bei der Laserbearbeitung. Da der Laser temperaturempfindlich ist, ist eine präzise Temperaturregelung unerlässlich. TEYU Laserkühler zeichnen sich durch eine Temperaturgenauigkeit von bis zu ±0,1 °C, eine stabile Temperaturregelung, einen dualen Temperaturregelungsmodus (Hochtemperaturkreislauf zur Kühlung der Optik, Niedertemperaturkreislauf zur Kühlung des Lasers) sowie diverse Alarm- und Warnfunktionen aus, um die Laserbearbeitungsanlage für hochreflektierende Materialien umfassend zu schützen.