Mülheim-Kärlich, 11. April 2022 – Laserline stellt auf der Laser World of Photonics 2022 (26. bis 29. April in München) den weltweit ersten blauen Diodenlaser mit 3 kW CW-Ausgangsleistung vor. Konzipiert insbesondere für Schweißen, Beschichten und Additive Manufacturing von Kupferbauteilen, markiert er einen weiteren Meilenstein in der Leistungsentwicklung blauer Hochleistungsdiodenlaser. Zweites Schwerpunktthema des Messeauftritts ist eine neue High Power Cladding Lösung auf Basis eines 45 kW IR-Diodenlasers. Sie wurde in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS entwickelt und soll die industrielle Beschichtung verschleiß- sowie korrosionsgefährdeter Bauteile optimieren.

Effektivere und energieeffizientere Kupferbearbeitung durch blauen 3 kW Diodenlaser

Nachdem Laserline 2019 den weltweit ersten blauen CW-Diodenlaser mit bis zu 1 kW CW-Ausgangsleistung präsentieren und die Leistung schon ein Jahr später auf 2 kW steigern konnte, verkörpert der in München gezeigte blaue 3 kW Diodenlaser die bis dato höchste Leistungsklasse von Industrielasern im blauen Wellenlängenspektrum. Der neue Laser agiert wie schon die 1 und 2 kW Laserline Diodenlaser mit einer Wellenlänge um 445 nm. Dieser Spektralbereich wird von Buntmetallen wie Kupfer und Gold deutlich besser absorbiert als Infrarotstrahlung, was unter anderem ein oberflächennahes Wärmeleitschweißen dünner Kupferbauteile sowie insgesamt energieeffizientere und klimafreundlichere Bearbeitungsprozesse ermöglicht. Die Steigerung der CW-Ausgangsleistung auf 3 kW erschließt jetzt zusätzliche Anwendungsoptionen. Bei Füge- und Beschichtungsprozessen lassen sich weit schnellere Schweißungen und höhere Auftragsraten erreichen, beim Tiefschweißen elektrischer Leiter wie beispielsweise Kupfer-Hairpins können bei moderatem Wärmeeintrag auch größere Querschnitte allein mit blauen Lasern bewältigt werden. Wo weiterhin hybride Fügelösungen mit blauen und infraroten Lasern erforderlich sind, wird weniger Infrarotenergie benötigt als in der Vergangenheit, was Betriebskosten und CO₂-Bilanz der Anwendungen spürbar optimiert. Darüber hinaus wird durch die neue Laserleistungsklasse eine effizientere Additive Fertigung großer und volumenreicher Kupferbauteile möglich. Am Laserline Stand werden diese neuen Anwendungsmöglichkeiten ausführlich erläutert und durch verschiedene Schweiß- und Beschichtungsmuster demonstriert.

Cladding mit bis zu 45 kW Laserleistung: höhere Auftragsraten – größere Stückzahlen

Die präsentierte High Power Cladding Lösung stellt die nächste Ausbaustufe eines Auftragschweißverfahrens dar, das vom Fraunhofer IWS bereits erfolgreich unter Einsatz von Laserline IR-Diodenlasern mit 20 kW Ausgangsleistung umgesetzt wurde und das zum Teil sogar die Auftragsraten im PTA-Cladding (Plasma Transferred Arc) übertrifft. Als erstes Verfahren seiner Art ermöglicht es eine serientaugliche und kostengünstige Realisierung von Verschleiß- und Korrosionsschutzbeschichtungen bei Großbauteilen wie etwa Kraftwerkskomponenten, aber auch bei Bremsscheiben, Hydraulikzylindern oder Gleitlagern. Der Einstieg in die Nutzung einer höheren Diodenlaser-Leistungsklasse mit bis zu 45 kW Ausgangsleistung steigert die Effizienz und Produktivität des Verfahrens zusätzlich und macht bei reduzierten Prozesskosten höhere Auftragsraten möglich. Die Lösung und ihre Pluspunkte werden am Messestand durch einen 45 kW IR-Diodenlaser, Videos und animierte Darstellungen pulverbasierter Laserauftragschweißprozesse sowie Muster beschichteter Bauteile verständlich gemacht.

Interessenten finden Laserline in Halle A5, Stand 305. Nähere Informationen zur High Power Cladding Lösung und ihren Systemvoraussetzungen bietet auch das Fraunhofer IWS  am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle A6, Stand 441.

Mülheim-Kärlich, 23. November 2021 – Ein industrierelevantes Lasertrocknungsverfahren zu entwickeln, das eine klimafreundlichere und wirtschaftlichere Serienproduktion von Lithium-Ionen-Batterien unterstützt: Mit diesem Ziel wurde am 22. Oktober 2021 das öffentlich geförderte Forschungsprojekt IDEEL (Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production) ins Leben gerufen. Das Projekt ist auf eine Laufzeit von drei Jahren ausgelegt und wird in den Aufbau einer exemplarischen Lasertrocknungsanlage münden, die eine serienfertigungsnahe Trocknung der Elektrodenbeschichtung in Hochleistungsbatterien demonstriert. Die geplante Anlage wird weniger Produktionsfläche beanspruchen und zudem schneller und energieeffizienter agieren als herkömmliche Trocknungstechnologien*. Projektpartner sind im Einzelnen:

• Laserline GmbH
• Coatema Coating Machinery GmbH
• Optris GmbH
• Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT)
• Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT)
• Münster Electrochemical Energy Technology (MEET) Batterieforschungszentrum der WWU Münster
• Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen

Innerhalb des IDEEL-Vorhabens verfolgen die Projektpartner mehrere Teilziele. Entwickelt werden im ersten Schritt eine neue, für den Lasereinsatz optimierte Elektrodenpaste als Beschichtungswerkstoff (PEM RWTH, MEET WWU), ein hocheffizientes Lasersystem mit großflächigem, homogenem Spot (Laserline) sowie eine hochintegrative, auf kontaktloser Temperaturmessung basierende Prozessüberwachung (Optris, Laserline, Fraunhofer ILT). Darauf aufbauend soll der laserbasierte Trocknungsprozess innerhalb eines Demonstrators (Coatema) auf industrietypische Vorschubgeschwindigkeiten hochskaliert und abschließend das physikalische Modell des neuen Trocknungsprozesses validiert werden (ILT, FFB). Das Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative Batterie 2020 unterstützt.

Die Ergebnisse des IDEEL-Projekts sollen künftig in die Prozesse der Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) einfließen, die das Projekt konzipierend und beratend begleitet. Die FFB gilt als eines der Leuchtturmprojekte der deutschen Batterieforschung und soll nach dem Willen ihrer Betreiber und Förderer zum Entwicklungszentrum einer modernen Batteriezellproduktion für Deutschland und seine europäischen Partner ausgebaut werden. Am Standort Münster entsteht deshalb aktuell eine komplette Fertigungsinfrastruktur, mit deren Hilfe Unternehmen und Forschungseinrichtungen die Serienproduktion neuer Batterien erproben und optimieren können. Ziel ist es, eine effiziente, günstige, qualitativ hochwertige Batteriefertigung zu ermöglichen, welche die Abhängigkeit der deutschen bzw. europäischen Produzenten vom Weltmarkt signifikant und dauerhaft verringert. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Land Nordrhein-Westfalen fördern den Aufbau dieser Forschungsfertigung mit einer Summe von bis zu 680 Millionen Euro.

*Lasertrocknen im Kontext der Batteriefertigung

Der Trocknungsprozess, den das IDEEL-Projekt adressiert, ist Teil der Elektrodenherstellung für High-Power-Batteriezellen, wie sie beispielsweise in Elektrofahrzeugen oder Heimspeichersystemen zum Einsatz kommen. Er dient dem Trocknen einer Elektrodenpaste (Slurry), die aus einer gezielt abgestimmten, homogenen Aktivmaterialmischung besteht und auf die Kupferfolie der Batterieelektrode aufgetragen wird. Für die Wärmetrocknung dieser Elektrodenbeschichtung werden bisher Konvektionstrockner eingesetzt, die ihre Wärmeenergie jedoch nur indirekt in das Material eintragen und somit die CO₂-Bilanz und die Energiekosten der Batterieproduktion stark belasten. Die IDEEL-Projektpartner setzen deshalb auf die Hochskalierung eines energieeffizienteren Trocknungsverfahrens, bei dem die Beschichtung mit Hilfe von Hochleistungsdiodenlasern bestrahlt wird. Das Verfahren profitiert von der guten Absorption des infraroten Laserlichts im Beschichtungsmaterial, ermöglicht im Vergleich zur gängigen Konvektionstechnologie eine flexiblere und präzisere Prozessregelung und zielt im Projekt auf die Demonstration von Bahngeschwindigkeiten von bis zu 30 Metern pro Minute ab. Durch die kompakte Bauweise und den effizienten Energieübergang sollen die flächenintensiven Trocknungsstrecken von üblicherweise mehr als 100 Metern Länge signifikant verkürzt werden. Dadurch soll die geplante Anlage den Platzbedarf innerhalb der Produktionsumgebung wesentlich reduzieren und eine schnellere und energieeffizientere Prozessführung möglich machen.

Mülheim-Kärlich, 19. Oktober 2021 – Laserline, international führender Entwickler und Hersteller von Diodenlasern für die industrielle Materialbearbeitung, zeigt auf der formnext 2021 (16. bis 19. November, Frankfurt am Main) seine neuen Systemlösungen für klassische Formen des Laserauftragschweißens. Die Lösungen bestehen aus Multikilowatt-Strahlquelle, Lichtleitkabel und Bearbeitungsoptik samt Pulverdüse und sind auf spezifische industrielle Einsatzgebiete zugeschnitten. Anwender können damit ab sofort in zahlreichen Fällen auf etablierte Systemkonfigurationen zurückgreifen, die sich im Feldeinsatz bewährt haben.

Im Einzelnen zu sehen sind Lösungspakete für Hochgeschwindigkeitsbeschichtungen rotationssymmetrischer Bauteile wie zum Beispiel Antriebswellen oder Bremsscheiben, für Reparaturbeschichtungen im Werkzeugbereich sowie für die Additive Fertigung geometrisch komplexer Bauteile wie etwa Turbinenschaufeln. Darüber hinaus wird am Messestand sowohl der generelle Aufbau einer Systemlösung aus Diodenlaser, Faserkabel und Optik als auch die technologische Umsetzung der Pulverzufuhr via Bearbeitungsoptik erläutert.

Vorgestellt werden die Systemlösungen und Systemaufbauten mit Hilfe von 3D-Animationen, die den Praxiseinsatz der Lösungspakete wie auch die grundlegenden Systemstrukturen visualisieren. Ergänzend werden aber auch verschiedene reale Exponate zu sehen sein, welche die Ergebnisse der jeweiligen Paketanwendungen demonstrieren. Alle präsentierten Systemlösungen sind individuell anpassbar, zudem bietet Laserline selbstverständlich auch zukünftig die Entwicklung und Realisierung paketunabhängiger, komplett kundenindividueller Lösungen an. Interessenten finden Laserline in Halle 11.0, Stand A39.

Mülheim-Kärlich, 10.03.2021 – Laserline, international führender Entwickler und Hersteller von Diodenlasern für die industrielle Materialbearbeitung, optimiert sein Portfolio im Segment der LDM_blue Hochleistungsdiodenlaser mit 450 nm Wellenlänge. Die blauen Diodenlaser, die vor allem für Kupfermaterialbearbeitungen in der Elektronikindustrie entwickelt wurden, sind nunmehr in sechs Leistungsstufen zwischen 300 und 2.000 Watt erhältlich. Zudem wurden wichtige Fortschritte in puncto Fokussierbarkeit erzielt. Durch den LDM_blue 300-20 sowie den LDM_blue 800-20 steht jetzt bei Ausgangsleistungen bis zu 800 Watt eine Strahlqualität von 20 mm·mrad zur Verfügung. Bei den 1.500-Watt-Systemen konnte das Strahlparameterprodukt von zuvor 60 auf 30 mm·mrad verkleinert werden; der LDM_blue 1500-30 bietet dadurch bei identischer Leistung eine um Faktor zwei verbesserte Strahlqualität. Darüber hinaus sind für Anwendungen mit mittleren bis hohen Leistungsanforderungen blaue Diodenlaser mit Ausgangsleistungen von 500, 1.800 und 2.000 Watt und einem Strahlparameterprodukt von 60 mm·mrad verfügbar (LDM_blue 500-60, 1800-60 und 2000-60).

Die Fortschritte im Bereich der Strahlqualität sind insbesondere für Fügeanwendungen im Umkreis der elektrischen Leitertechnik bedeutsam: Durch den kleineren Fokusdurchmesser können extrem dünne und hochfiligrane Kupferkontaktierungen präzise bearbeitet und sehr schmale Verbindungsnähte realisiert werden. Zudem ermöglicht diese bessere Strahlqualität größere Arbeitsabstände und erleichtert dadurch Scanner-Schweißanwendungen. Weitere Vorteile ergeben sich aus der Verbindung mit der feinabgestuften Leistungsregulierung der Laserline Lasersysteme. Kritische Energieeinträge in nahtangrenzende Bauteilzonen werden vermieden, zudem entstehen außergewöhnlich ruhige Schmelzbäder. Werkstückoberflächen lassen sich dadurch ohne größere Spritzerbildung aufschmelzen. Die erkalteten Nähte sind glatt sowie nahezu porenfrei und überzeugen mit hoher Stabilität und hervorragender elektrischer Leitfähigkeit.

In der Elektronikfertigung gelten blaue Diodenlaser heute als Schlüsseltechnologie, da sie eine Vielzahl neuer Optionen zur Bearbeitung von Leitermaterialien im Buntmetallbereich erschließen. Licht im blauen Wellenlängenspektrum wird von Buntmetallen bis zu 20mal so stark absorbiert wie Infrarotlicht; zum Aufschmelzen von Bauteiloberflächen wird deshalb weit weniger Energie benötigt wird als beim Einsatz herkömmlicher Infrarotlaser. Die ersten blauen Diodenlaser ermöglichten dadurch erstmals ein kontrolliertes Wärmeleitschweißen der stark leitenden Buntmetalle Kupfer und Gold. Selbst dünnste Kupferbauteile können seither ohne künstliche Materialverstärkung gefügt werden. Erfolgreich eingesetzt werden LDM_blue Diodenlaser auch in buntmetallbasierten Beschichtungsverfahren. Darüber hinaus werden sie mittlerweile in maritimen Anwendungen sowie in der Hochleistungs-Lichttechnik erprobt. Perspektivisch gelten Ausgangsleistungen von bis zu 5 kW als realistisch. Nähere Infos zur Laserline LDM_blue Serie finden Interessenten unter www.laserline.com/ldm-blue.