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Ran an die Schweißoptik! Man nehme… Metalloptiken
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Immer neue Laseranwendungen erfordern neue Varianten der Fokussierung. Die gewünschten Fokusabmessungen sollen entweder sehr klein sein oder auch sehr groß oder gar in zwei oder mehrere Maxima aufgeteilt werden. Teilweise werden runde, quadratische oder linienförmige Abbildungen in der Fokusebene gewünscht. Machbar ist fast alles.
Präzisionsoptiken haben Ihren Preis. Dies trifft besonders auf Applikationen unter Nutzung sehr hoher Laserleistungen oder auch sehr hoher Leistungsdichten zu. Hohe Leistung mit gleichzeitig hoher Leistungsdichte stellt die höchste Anforderung dar. Spiegelfokussierung wurde bereits 1976 zum Laserstrahl-Schneiden eingesetzt. Die hohe Abbildungsqualität einer Meniskus-Linse oder gar einer asphärischen Transmissionsoptik konnte nicht ohne extrem hohen Fertigungsaufwand erreicht werden. So verschwand die Reflexionsoptik einstweilen in der Schublade.
Die ZnSe-Substrate der transmissiven Optiken wurden stets verbessert und die erforderlichen Antireflexbeschichtungen sind heute bei II-VI auf Wunsch mit minimaler Absorptionen (bis <0,10%) erhältlich. Weltweit ist es bisher keinem anderen Hersteller gelungen, derart niedrige Absorptionswerte mit geringsten Toleranzen in hohen Stückzahlen zu fertigen.
Lasersysteme mit Strahlleistungen zwischen 8 und 12 kW erlauben nur noch bedingt den Einsatz von Linsen. Während zum Schweißen standardmäßig und problemlos Metallspiegel eingesetzt werden können, bestimmt in Schneidsystemen die Schneidgaszufuhr in erheblichem Maße die Schnittqualität. Ring- oder Mehrstrahldüsen erfüllen nur in einzelnen Anwendungen die Anforderungen. So sind diverse Designideen getestet worden, die vielleicht sogar den gleichzeitigen Einsatz, sowohl als Schneid- als auch als Schweißoptik ermöglichen. |
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Zwischenfokussierungen erlauben sowohl variable F-Zahlen, als auch variable Bauformen. II-VI fertigt Ihnen alle asphärischen Spiegel-Varianten oder Paraboloiden als Spiegelpaar mit Brennweiten zwischen 100 und 1000 mm.
Die Ablenkwinkel werden durch Rohstrahl-Dimensionen und vorgegebene Schneid- bzw. Schweißkopfgeometrie bestimmt. Das Spiegelpaar wird als Kassette in Ihren Fokussierkopf eingesetzt. Positionsveränderungen innerhalb des Spiegelpaares sind deshalb unmöglich. Vorbereitete Referenzanschläge erlauben schnelles Austauschen, z. B. zur Reinigung. Zum Einsatz kommen ausschließlich direkt gekühlte Spiegel mit höchsten Reflexionswerten. Bei garantiert koaxialer Aufnahme des Fokussierkopfes kann sogar das horizontale Justieren der Gasdüse entfallen. Die vertikale Justage bzw. auch die Kombination mit kapazitiven Höhenabtastungen ist problemlos möglich. |
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cw-Energieverteilung im Fokus einer "Twin-Spot"-Optik bei ca. 8 kW Strahlleistung
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Ein auf wenige hundert Mikrometer fokussierter Laserstrahl eines CO2-Hochleistungslasers erfüllt nicht alle Materialbearbeitungs-Aufgaben. So nutzen die Laserschweiß-Spezialisten gern sogenannte Twin-Spot-Optiken.
Diese Zwillings-Fokus-Optiken teilen den Laserstrahl in einem gewünschtem Verhältnis auf zwei separate Foki auf. Diese werden beim Schweißen je nach Anwendung in Schweißrichtung hintereinander oder nebeneinander positioniert. Damit lassen sich Positionierfehler zwischen Laserstrahl und Werkstück ausgleichen. Auch die Nahtfuge kann besser überbrückt werden. Es können unterschiedliche Nahtvolumina erzeugt oder die Gefügeaushärtung positiv beeinflusst werden.
Dachkantenspiegel ersetzen den ebenen Spiegel und spalten bereits dort den Rohstrahl in zwei einzelne Strahlen auf. Damit kann anstelle des gestuften Paraboloiden ein einfacher Paraboloid eingesetzt werden. |
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| Ihr Ansprechpartner: |
| Klaus Hänsel (Tel.: 06151-8806-42, E-mail: haensel@ii-vi.de) |
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