Laserové povlakování výkonnými diodovými lasery, první laser s modrými diodami a cw výkonem 3 kW či novou generaci vláknových laserů představil letošní mnichovský „svátek laserových technologií".
Letos v dubnu se po ročním posunutí, zaviněném covidovou pandemií, opět uskutečnil v Mnichově tradiční veletrh fotoniky, včetně laserové techniky. O jeho rámcové náplni jsme psali v šestém čísle Technického týdeníku už před konáním veletrhu. Vysoký zájem veřejnosti, přes 15 tisíc návštěvníků, potvrdil hlad po nových inovacích u všech směrů fotoniky, využívané dnes prakticky ve všech oborech lidské činnosti. Ze široké palety novinek, představíme nyní stručně alespoň část průmyslově orientované laserové veletržní nabídky.
Laserové povlakování výkonnými diodovými lasery bylo jádrem expozice Fraunhofer Institutu IWS se spolupartnerem Laserline. V rámci úkolu HICLAD se tu zabývají optimalizací procesu z hlediska vstupů, materiálu a energie, ve vazbě na rychlost procesu a kvalitu povlaků, jejich trvanlivost, odolnost proti opotřebení a životnost. I když se navařování laserem používá již nějakou dobu, pro velké série se neukazovalo příliš efektivní. Tato situace se mění s uplatněním diodových laserů s výkonem nad 10 kW, někdy až 20 kW, které umožňují mnohem vyšší rychlost nanášení povlaku. Ukázkou nové tvorby může být například laserové nanášení tvrdého materiálu na brzdové kotouče, hydraulické válce nebo kluzná ložiska.
V budoucnu se tento způsob povlakování může uplatnit v řadě odvětví, a to i velkých dílů, které se vyskytují v ropném, plynárenském nebo papírenském průmyslu. V závislosti na konkrétním materiálu a zvolené trysce, HICLAD dosáhne na aplikační množství 18 kilogramů za hodinu. Například s niklovou slitinou Inconel 625 lze produktivitu zhruba ztrojnásobit ve srovnání s užitím devítikilowattového laseru. V současné době testuje IWS další rozvoj laserového povlakování pomocí ještě vyšší třídy diodového laseru s výstupním výkonem až 45 kW. Co v celém procesu významně pomáhá, je nová laserová hlava COAX quattro. Uprostřed trysky běží laserový paprsek, kolem kterého až osm samostatně ovladatelných kanálů přivádí navařovací prášek a dráty. Flexibilní možnosti užití způsobu také šetří vstupní náklady, protože materiály ve formě drátu jsou často o polovinu dražší než ve formě prášku.
První laser s modrými diodami a cw výkonem 3 kW na světě představila Laserline poté, co ve vlastním vývoji modrých vysoce výkonných diodových laserů dala již v roce 2019 první takový laser s výstupním výkonem 1 kW cw, jehož výkon byl následně o rok později zvýšen na 2 kW. V souladu s těmito laserovými diodovými lasery pracuje i nový laser na vlnové délce 445 nm. Ve srovnání s infračerveným zářením je tento spektrální rozsah mnohem lépe absorbován neželeznými kovy, jako je měď a zlato. Kromě jiných výhod to umožňuje tepelné vodivé svařování měděných součástí blízko povrchu spolu s energeticky účinnějšími a klimaticky šetrnějšími procesy. Zvýšení výstupního výkonu cw na 3 kW nyní umožňuje další možnosti použití. V procesech spojování a opláštění lze dosáhnout mnohem rychlejších svarů a vyšších rychlostí nanášení. V případě klíčového svařování elektrických vodičů, jako jsou měděné vlásenky, lze větší průřezy zpracovat s mírným tepelným příkonem pouze pomocí modrých laserů. Tam, kde jsou i nadále vyžadována hybridní řešení kombinující modré a infračervené lasery, stačí při novém řešení méně infračervené energie, což optimalizuje provozní náklady. Kromě toho nová třída výkonu laseru umožňuje efektivnější i aditivní výrobu měděných dílů.
(Celý článek naleznete v příštím vydání Technického týdeníku.)