Diodenlaser erobern das Schweißen und Schneiden

Hochleistungs-Diodenlaser erschließen jetzt die Materialbearbeitung und gerade im Automobilbau ist das Anwendungsfeld des Universalwerkzeugs Laser noch längst nicht erschlossen.

Hochleistungsaufgaben, bei denen Strahlleistungen im kW-Bereich erforderlich sind, wurden lange Zeit von CO2–Gaslasern bewältigt. Doch das hat sich in den letzten zwei Jahren geändert, nachdem auf der Münchner „Laser “97″ die ersten Hochleistungs-Diodenlaser auftauchten. „Star“ der heutigen Laserszene ist eindeutig der diodengepumpte Festkörperlaser oder DPSS (Diode-Pumped Solid State), wie sich auf der Laser “99 vom 14. bis zum 18 Juni in München zeigte.
Bei dieser Technologie wird der Kristall eines Festkörperlasers nicht mehr mittels Lampen, sondern über leistungsstarke Laserdioden angeregt. „Mit diesem Konzept erzielt man eine bessere Strahlqualität und einen besseren Wirkungsgrad. Das vereinfacht die Kühlung und senkt den Energieverbrauch“, erklärt Alois Camenzind, Geschäftsführer der Schweizer Lasag AG. Daß mit Lasag nun auch der letzte der großen Strahlquellenhersteller einen diodengepumpten Laser im Programm hat, wird von vielen als Beweis für die Marktreife dieser Technologie gesehen. Das zur Swatch-Gruppe gehörende Unternehmen gilt nämlich als eher konservativ, was in der Laserbranche sonst selten ist. Werner Schneider, Leiter der neugegründeten Lasag Deutschland-Niederlassung in Pforzheim, sieht diese Einschätzung durchaus positiv: „Bevor eine Technologie nicht wirklich ausgereift ist, gehen wir damit nicht auf den Markt.“ So wurde auch der neue Laser Modell DLS zuerst rund ein Jahr in Pilotanwendungen getestet bevor er jetzt auf der Messe der Öffentlichkeit präsentiert wurde. Der DLS leistet zwar „nur“ 30 Watt, besitzt aber eine sehr gute Strahlqualität und eignet sich damit speziell für Aufgaben bei denen es auf höchste Genauigkeit ankommt, beispielsweise Mikrobohrungen oder das Schneiden dünner Metallfolien. Camenzind: „Wir bleiben unserem Motto treu: fein, klein, präzise. Unsere Schwerpunket bleiben auch in Zukunft die Präzisionsanwendungen in der Mikromechanik und Medizintechnik.“

Automobilbau lockt mit immer neuen Anwendungen

Dabei eignen sich die Präzisionslaser durchaus auch für Anwendungen in der Automobilindustrie. Beispielsweise setzt ein Münchner Hersteller die Schweizer Laser in der Fertigung von Motorenkomponenten ein. Aber darüber spricht man bei Lasag nicht gern. Auch in der Öffentlichkeitsarbeit ist das Unternehmen eben eher konservativ.
Prof. Berthold Leibinger, Geschäftsführender Gesellschafter der Trumpf GmbH bestätigt den immer stärkeren Trend zu Anwendungen im Automobilbereich. „Das Schneiden oder Schweißen von Blechen im Maschinenbau gehört heute zu den klassischen Laseranwendungen. Verstärkt nutzt nun die Automobilindustrie die Vorteile des Lasers als Werkzeug, so zum Schweißen von Karosserien“, erklärte er beim Messe-Talk. Er bescheinigt dabei auch, daß der Laser heute nicht mehr nur eine Schlüsseltechnologie ist, sondern handfeste wirtschaftliche Bedeutung erlangt hat: „Rund 1,1 Mrd. DM Umsatz wird die Trumpf-Gruppe im Geschäftsjahr 1998/99 mit Laserstrahlquellen und -maschinen machen. Dies entspricht einem Anteil von 65 % an unserem erwarteten Gruppenumsatz. Rund 2500 unserer weltweit 4400 Arbeitsplätze hängen damit direkt oder indirekt von der Lasertechnik ab.“ Lasertechnik ist für Trumpf dabei vor allem noch der traditionelle Bereich der CO2-Hochleistungslaser. Diese werden mit Ausgangsleistungen bis zu 20 kW angeboten, was reicht, um auch zentimeterdicke Stahlplatten zu schneiden. Aber über die Tochterfirma Haas Laser ist man auch mit Festkörperlasern präsent. Auf der Messe zeigte man einen Laser, bei dem der Laserkristall nicht stab-, sondern scheibenförmig ist. Davon verspricht man sich eine besonders hohe Strahlqualität, die eine Strahlführung in flexiblen Lichtleitkabeln mit sehr kleinem Durchmesser erlaubt. Dieser Laser geht jetzt in eine ausführliche Erprobungsphase, an deren Ende eine industrietaugliche Umsetzung stehen soll.
Etwas skeptisch ist man bei Trumpf noch bezüglich der Marktchancen von Dioden-Hochleistungslasern. Bei diesem Konzept werden die Laserdioden nicht zur Anregung eines Laserkristalls, sondern direkt zur Bearbeitung eingesetzt. Leibinger: „Für reine Diodenlaser, die für die Materialbearbeitung geeignet sind, sehen wir dort Potential, wo die Anforderungen an Strahlqualität und Fokussierbarkeit begrenzt sind. Sie genügen jedoch bei weitem noch nicht den Qualitäts- und Leistungsansprüchen für die typischen Laserschweißanwendungen oder gar den Anforderungen beim Schneiden.“ Beim Hamburger Hersteller Rofin-Sinar sieht man das anders und stellte auf dem Messestand nicht nur die neueste Generation der Diodenlaser mit bis zu 6 kW Ausgangsleistung aus, sondern auch gleich ein Anwendungsbeispiel in Form einer mit diesem Laser geschweißten Edelstahlwanne.
Für etwas Verwirrung sorgte bei einigen Besuchern die Tatsache, daß auf dem Münchener Messestand auch eine Laserschneidanlage mit schnellen Linearantrieben von der Firma Stiefelmayer präsentiert wurde. Steigt der bisherige Laserlieferant Rofin-Sinar etwa in das Systemgeschäft ein? Thorsten Frauenpreiß winkt allerdings ab: „Wir wollten einfach der Firma Stiefelmayer die Möglichkeit geben, ihr System in entsprechendem Rahmen zu präsentieren. Verflechtungen zwischen unseren Unternehmen gibt es nicht. Wir bleiben auch in Zukunft Laseranbieter und machen unseren Systemkunden keine Konkurrenz.“ Das wirft ein bezeichnendes Licht auf die Reife der Lasertechnologie. Heute hilft ein Laserhersteller wie beispielsweise Rofin-Sinar einem Maschinenbauer bei der Markteinführung eines neuen Systems. Vor ein paar Jahren noch war es hier genau umgekehrt: Da waren die Laserhersteller oft noch darauf angewiesen, von den Maschinenbauern mit an Bord genommen zu werden.
LEO PLONER/Kip
Lasertechnik, Optoelektronik, Bildverarbeitung und hochmoderne Steuerungen wachsen immer mehr zusammen, das zeigte sich auch an diesem rechnergestützten Fertigungssystem zum Kunststoff-Laserschweißen.