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Industrielle Anwendung von Hochleistungsfaserlasern Michael Grupp, IPG Laser GmbH.

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Präsentation zum Thema: "Industrielle Anwendung von Hochleistungsfaserlasern Michael Grupp, IPG Laser GmbH."—  Präsentation transkript:

1 Industrielle Anwendung von Hochleistungsfaserlasern Michael Grupp, IPG Laser GmbH

2 25/13/2008IPG Photonics Confidential Schwei ß en und Schneiden mit Faserlasern - Ü berblick Faserlaser-Strahlquellen Schweißen mit Faserlasern ·Anwendungsbeispiele Schneiden mit Faserlaser ·Anwendungsbeispiele Zusammenfassung

3 35/13/2008IPG Photonics Confidential IPG Photonics Corp. Strasbourg, France London, England Burbach, Germany Moscow, Russia Daejon, South Korea Tokyo, Japan Milan, Italy Beijing China Oxford, USA Hong Kong China Bangalore, India Opening early 2008 Sales Only Manufacturing, Sales and R&D Manufacturing and Sales 37,000 m 2 Production area >1000 Employees (July 2007) R&D 15%

4 45/13/2008IPG Photonics Confidential Vertical Integration Components Bragg Gratings Isolators Couplers Modules Up to Watts Fiber Block Podding active fibers Fab Operations Semiconductor Wafer Growth Diode Processing Chip Mounting Burn-In Laser diode Packaging PLDs 5-25 Optical Preform Silica based glass MCVD method Dope with rare earth ions Deep in technology Deep in experience Fiber Draw 3 Draw towers Active fibers only >200 different fibers Final Assembly Coupling Final burn in Shipment

5 55/13/2008IPG Photonics Confidential IPG Faserlaser Konzept 55/13/2008IPG Photonics Confidential LDM# LDM# LDM# All-Fiber Format Laser Module Faserblock Aktive Faser LDM# LDM# LDM# Kompaktes, i n t eg r i e rt es opt i sches Des i gn S i ng l e Em i tt e r Pumpd i oden Se i t li ches Pumpen Robus t e r mechan i sche r Au f bau Hohe t he r m i sche S t ab ili tä t / I nd i r ek t e Küh l ung

6 65/13/2008IPG Photonics Confidential Leistungsskalierung: Modulares Design ++++ = XL XXL XXXL Leistungsskalierung durch Addition von Modulen = Skalierbare und Aufr ü stbare Leistung

7 75/13/2008IPG Photonics Confidential IPG Photonics Confidential 75/13/ kW-Faserlaser (BPP 4.5mm mrad) FloorSpace 0.64 m 2 Power Supply MCU Stromver- sorgung Hardwiring Profi-Bus Analog C. Ethernet Fasermodule Netzteil MCU Fasermodul 1 Fasermodul 2 Fasermodul x Fasermodul x+1 Block Diagramm Strahlschalter Combiner Beam Prozeßfaser Xx kW

8 85/13/2008IPG Photonics Confidential 30kW Faserlaser YLR BPP=10.8mm mrad, 200µm Faserausgang Stellfläche <= 2m 2, Leistungsaufnahme: 105kW

9 95/13/2008IPG Photonics Confidential IPG Photonics Confidential 95/13/2008 Branchen und Einsatzgebiete Micro technology (Cutting/Welding/Drilling/...) (Gas/Oil/Nuclear/Solar/Wind/...) Energy Industry Ship Building Printing (Flexo/....) (Cutting/Welding/Regeneration/...) Aerospace (Cutting/Turbine regeneration/...) (Body/Power train/Tailored Blanks) Automotiv e Medical (Medical Technology/Surgery/Dermatology/...)

10 105/13/2008IPG Photonics Confidential Fügen mit Faserlasern MikroMakro/Dickblech

11 115/13/2008IPG Photonics Confidential IPG Photonics Confidential 115/13/2008 Kontinuierliche Rohrfertigung YL R-6200 Schweißen von Rohren in Fülldrahtfertigung Wandstärke: t= 2,5 mm Schweißgeschwindigkeit: v= 15m/min YL R-3000 Hochgeschwindigkeitsschweißen Blechdicke: 0,6 mm Geschwindigkeit: 35m/min

12 125/13/2008IPG Photonics Confidential Verzugsarmes Schweißen von Getriebekomponenten CO 2 -Laser Elektronenstrahl Faserlaser YLR4000-S BPP 1,8 mm*mrad

13 135/13/2008IPG Photonics Confidential Schweißen von Kupferrohren LängsnahtUmfangsnaht(t= 1,4 mm) Laser YLR5000 Faserdurchmesser d F = 100 µm Brennweitef= 300 mm P= 3 -5 kW

14 145/13/2008IPG Photonics Confidential Tailored Blank Welding Weltweit >15 Faserlaser (4 –6 kW) Quelle: BIAS in Tailored Blank Linien im Einsatz

15 155/13/2008IPG Photonics Confidential Hohe Strahlqualität = Lange Brennweiten Scanner oder Schweißkopf Lampengepumpter Nd:YAG Laser Diodgepumpter Nd:YAG Laser Disc Laser Faserlaser

16 165/13/2008IPG Photonics Confidential IPG Photonics Confidential 165/13/2008 Fiber Laser Scanner Remote Welding Arbeitsabstand 500mm Faserlaser mit Scanner

17 175/13/2008IPG Photonics Confidential Dickblechschweißen mit Faserlasern -Schiffbau -Pipelinebau -Rohrfertigung - Off-Shore-Industrie Laser-Hybrid Laser X70 t = 12 mm P L = 10.5 kW v S = 2.2 m/min

18 185/13/2008IPG Photonics Confidential Rohrfertigung - Rundnaht IPG Photonics Confidential 185/13/2008 Laser Hybrid Schweissen an Hydraulikzylindern P=1 0kW, t=1 2mm, Hochfester Stahl 560N/mm 2 v s =2m/m in

19 195/13/2008IPG Photonics Confidential Hybrid Schweißen in Paneel Linie Aker Finyards Turku, Finnland

20 205/13/2008IPG Photonics Confidential Dickblechschweißen Laser-Schweissung 20kW t=26,5 mm, 1 Lage vs=1 m/min Zeit Faktor 2 Schweiß- zusatz 2kG/m UP-Schweissung t=31 mm, 8Lagen vs=0,5m/min / 8= 0,06m/min

21 20 kW High Power Fiber Laser YLR Stainless Steel(1.4301/SUS 304) Spot size 420 um 20 kW 15 kW 12 kW 10 kW IPG Photonics Confidential 215/13/2008 Welding Speed m/min

22 225/13/2008IPG Photonics Confidential Dickblechschweißen YLR20000 Butt joint 2 inches (50.8 mm) Lage-Gegenlage Edelstahl Überlappverbindung 2x 15 mm Edelstahl inch =50.8 mm

23 235/13/2008IPG Photonics Confidential Schneiden mit Faserlasern

24 245/13/2008IPG Photonics Confidential Schneiden mit Singlemode Lasern Hohe Präzision, hohe Produktivität, geringer Wärmeeintrag

25 255/13/2008IPG Photonics Confidential Vorteile des Faserlasers in Schneidanwendungen - Konstante Fokussierbedingungen im gesamten Arbeitsraum ohne zusätzl. Optiken - Flexibler Aufbau ohne starres Strahlführungssystem - Kompakter Aufbau durch integrierteStrahlquelle - Keine start-up time - Hohe Schneidgeschwindigkeiten - Geringe Leistungsanforderungen durch - Gute Fokusierbarkeit - Keine Strahljustage notwendig

26 265/13/2008IPG Photonics Confidential Vergleich CO 2 / Faserlaserschneiden material thickness [mm] Stainless Steel YLR 2000-S 4kW CO2-Laser cutting gas: Nitrogen

27 275/13/2008IPG Photonics Confidential Schneidbeispiele Stahl Aluminium Messing Kupfer Titan Keramik etc.

28 Schneiden von Edelstahl IPG Photonics Confidential 285/13/2008 YLR2000 (Q)CW Fokussierung f= 10 (254 mm) 15 mm 10 mm v= 0.7 m/min v= 1.2 m/min v= 2.1 m/min v= 4.4 m/min 10 mm 8 mm 6 mm 4 mm

29 295/13/2008IPG Photonics Confidential 2D-Schneidanlage: Finsomac (Italien) 2D Schneidsystem mit 1.5 kW Laser

30 305/13/2008IPG Photonics Confidential Zusammenfassung Faserlaser in allen Leistungsklassen werden heute aufgrund der typischen Eigenschaften in vielen Bereichen der Schweiß- und Schneidtechnik eingesetzt: - Gute Strahlqualität: - Mikroschweißen, Remote Welding, Verzugsarmes Schweißen - Hochgesch windigkeitsschneiden, Feinstschneiden - Hohe Leistung: - Rohrleitungsbau, Schiffbau, Off-Shore Industrie -Hohe Verfügbarkeit -Geringer Energieverbrauch


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