Industrieanzeiger 11.2021

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Bild: Trumpf
„Die Übertragungsstruktur
und die gesteuerte
Einkopplung
in die Faser waren bislang
die Knackpunkte,
an denen das Übertragen
hochenergetischer
Pulse scheiterte“, sagt
Steffen Rübling, Produktmanager
Ultrakurzpulslaser,
Trumpf
Laser GmbH.
Die Hohlkernfaser ist in erster Linie
für Laser interessant, die Laserlicht
in ultrakurzen Pulsen aussenden,
etwa um Stents für die Medizintechnik
herzustellen.
Rübling die perfekte Einkopplung des Laserstrahls als
zweiten wichtigen Aspekt. Um sie sicherzustellen,
sorgen motorische Spiegel dafür, dass der Strahl an
der optimalen Position und im richtigen Winkel in die
Faser geleitet wird. Diese Kombination ist elementar.
„Die Übertragungsstruktur und die kontrollierte, gesteuerte
Einkopplung des Strahls waren bislang die
Knackpunkte, an denen das fasergeführte Übertragen
hochenergetischer, ultrakurzer Laserpulse scheiterte“,
fasst Rübling zusammen.
„Derzeit benötigen wir an der Laserquelle noch
eine separate Einkoppelbox. Sie enthält das Spiegelsystem,
mit dessen Hilfe wir den Laserstrahl perfekt
ausrichten können“, erläutert der Produktmanager.
„Künftig werden wir dieses Modul direkt in den Laser
integrieren. Dann können wir die Faser direkt an die
Quelle anschließen.“ Die einzige Einschränkung beim
Verlegen der Hohlkernfaser: Der minimale Biegera -
dius beträgt 200 mm.
Zum System gehört darüber hinaus eine Vakuumeinrichtung,
die die Faser evakuiert, sowie ein Auskoppelmodul,
das neben einem Linsensystem auch
die nötige Sensorik enthält, anhand derer sich prüfen
lässt, ob die Einkopplung des Strahls passt. „An dieses
Modul schließt dann der Systemintegrator die
entsprechenden Optiken oder einen Scanner an, um
das Werkstück zu bearbeiten.
Beim Transport ultrakurzgepulsten Laserlichts geht
etwa 10 % der Leistung verloren. Der größte Verlust
entsteht beim Einkoppeln des Strahls in die Faser.
Trumpf führte das LLK-U zu Jahresbeginn 2021 in
den Markt ein und liefert jetzt die ersten Systeme
aus. Aktuell bietet der Laserspezialist zwei Varianten
an, mit Faserlängen von 5 und 10 m. Bei der langen
Ausführung kann der Anwender Strahlquelle und Bearbeitungsmaschine
nicht nur flexibel zueinander
positionieren, sondern sogar räumlich trennen.
Bild: Trumpf
Die meisten Ultrakurzpulslaser verkauft Trumpf als
Strahlquelle an Maschinenbauer und Systemintegratoren.
Einige Pilotkunden arbeiten bereits mit der
neuen Technologie und sind laut Rübling sehr zufrieden.
„Selbst bei dynamischen Anwendungen mit bewegtem
Arbeitskopf wurden bereits sehr gute Ergebnisse
erzielt. Auch Vergleichsversuche in unserem
Applikationslabor bestätigten alle Erwartungen. Mit
dem aktuellen Stand sind wir bereit, die Technologie
in den Markt einzuführen.“ Dennoch arbeiten die
Entwickler daran, das System weiter zu optimieren.
Unter anderem wollen sie das Auskoppelmodul kompakter
gestalten und das Monitoring verbessern.
Als Option für erste Maschine verfügbar
Der erste eigene Laser, für den Trumpf das LLK-U
optional anbietet, ist der die TruMicro 2000. Er eignet
sich zum Strukturieren, Abtragen, Schneiden
oder Bohren im Mikrobereich und kombiniert Qualität,
Produktivität und Rentabilität. Zu den Merkmalen
der faserbasierten Ultrakurzpulslaser gehört laut
den Ditzingern die kompakte und leichte Bauweise.
Das Lichtleitkabel vereinfacht die Integration des Lasers
in die Maschine. Die Strahlquelle lässt sich mit
unterschiedlichen Repetitionsraten, Pulsenergien
und Pulszügen betreiben. Der ultraschnelle Modulator
hält Leistung und Pulsenergie exakt auf dem gewünschten
Niveau. Zu den möglichen Einsatzfeldern
des Lasers gehören
• die Modifikation von Glas,
• das Black Marking,
• das kalte Bearbeiten von Polyimidfolien,
• Mikrobohrung in Leiterplattensubstrat oder
• das Schneiden medizinischer Stents.
„Für den TruMicro 2000 haben wir das LLK-U-System
an einen bestehenden Laser adaptiert“, erklärt Rübling.
Bei der neuen Maschinengeneration, die Anfang
2022 in den Markt gehen soll, wird das Einkoppelmodul
bereits direkt in den Laserkopf integriert sein.
Lasernetzwerke sind laut dem Produktmanager
derzeit wegen der aufwändigen Einkopplung und des
Platzbedarfs noch kein Thema. Sie könnten aber
künftig mit kompakteren Einkoppelsystemen durchaus
interessant werden. „Ich rechne damit, dass wir
mit diesem Lichtleitkabel aufgrund der einfacheren
Integration anwendungstechnisch eine breitere Zielgruppe
erreichen und ultrakurzgepulste Laserquellen
häufiger für hochwertige Markieranwendungen oder
die hochpäzise Materialbearbeitung eingesetzt werden.
Durchaus möglich, dass unsere Kunden die
Technologie künftig auch für Anwendungen nutzen,
die wir heute noch nicht auf dem Schirm haben.“
Für den industriellen Einsatz, wie die Materialbearbeitung,
liegt der Fokus der Entwickler darauf, das
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