Fraunhofer ILT gaat de nieuwe 1 kW ultra korte puls laserbron van Trumpf testen in verschillende materiaal afnemende bewerkingen. Deze nieuwe USP laser heeft de potentie om een flinke impuls te geven aan het microlaserbewerken, omdat het vermogen vele malen hoger is dan de gangbare UKP laserbronnen tot nog toe.
De pilots die het onderzoeksinstituut in Aken gaat doen met de nieuwe Trumpf USP laser komen uit onder andere de productie van batterij- en brandstofcellen, gereedschappen en de halfgeleiderindustrie. De nieuwe TruMicro 9000 laserbron van Trumpf levert een pulsenergie van 10 mJ bij een pulsduur van 900 fs.
1kW bron die presteert zoals de huidige 200W laserbronnen
Dennis Haasler, groepshoofd Micro- and Nano Structuring bij Fraunhofer ILT, zegt dat de onderzoekers nu voor het eerst een kilowatt bron tot hun beschikking hebben die presenteert zoals de standaard Ultra Korte Pulslasers met een vermogen van 200W, tegenwoordig state-of-the-art. Trumpf is geslaagd met de ontwikkeling van de TruMicro 9000 door het combineren van beproefde technologiecomponenten in de versterkerketen. Volgens Steffen Rübling, product manager UKP lasers bij Trumpf, levert de nieuwe laserbron een straalkwaliteit die vergelijkbaar is met de huidige bronnen, die echter met een aanzienlijk lager vermogen werken. Door bestaande componenten die zich al bewezen hebben, te gebruiken, voldoet de nieuwe laserbron aan de industriële eisen, zoals een stabiele laserbron.
Sterk verhoogde productiviteit
Aangezien het nieuwe systeem een vermogen heeft van 1 kW en een hoge pulsenergie, zijn strategieën voor bundelsplitsing en bundelgeleiding nodig die een sterk verhoogde productiviteit beloven door de parallellisatie van de bewerkingsprocessen. Om dit te bewijzen zal het team van Haasler vertrouwen op de vier benaderingen van systeemtechnologie die schematisch worden weergegeven in de afbeelding hierboven. De eenvoudigste benadering is de burst-modus die kan worden geïmplementeerd met conventionele galvoscanners. Hierbij wordt de hoge energie van de femtoseconde pulsen verdeeld over maximaal acht afzonderlijke pulsen.
Nieuwe polygoonscanner haalt scansnelheden tot 1 km/s
Eén straal of 900 parallelle stralen
De ILT onderzoekers gaan de 1 kW bron eveneens combineren met een polygoon scanner van Moewe. Deze haal scansnelheden van 1 km/s bij het bewerken van een oppervlak van 700 bij 900 mm. Ook zullen testen gedaan worden met een multibeam opstelling. Het vermogen van 1 kW kan verdeeld worden over 100 tot zelfs 900 afzonderlijke stralen. Deze honderden stralen bewerken gelijktijdig een oppervlak van 400 bij 400 mm. Daarnaast gaat men ook testen doen met beam shaping technologie. Dit is nog in ontwikkeling. De vorm van de laserstraal kan dan on the fly aangepast worden. Dit zou de productiviteit verder omhoog moeten duwen.
Welke strategie werkt het beste
“We hebben de verschillende benaderingen nodig om uit te vinden welke strategie we kunnen gebruiken om de hoogste productiviteit te bereiken voor de betreffende industriële toepassing”, legt Haasler uit. Er is bijvoorbeeld een andere systeemtechnologie nodig voor de selectieve ablatie van polymeerlagen van samengestelde bipolaire platen dan voor het puntsgewijs verwijderen van actieve materiaallagen op batterijelektroden voor het contacteren ervan of voor het microstructureren van metaaloppervlakken.
De testen zullen gedaan worden door het Fraunhofer CAPS cluster (Cluster of Excellence Advanced Photon Sources). Hierin werken 21 Fraunhofer instituten samen. De eerste testresultaten zullen op 8 en 9 april 2025 gepresenteerd worden tijdens de 8e UKP Workshop bij Fraunhofer ILT in Aken.
