Licht aus der Faser

Der Faserlaser ist ein Festkörperlaser, dessen Kernstück eine optische Faser bildet, die z. B. mit Neodym oder Ytterbium dotiert ist. Durch die besonders enge Führung des Lichts in der Faser wird eine sehr gute Strahlqualität erzielt. Die große Oberfläche der mehrere Meter langen Faser sorgt für eine effiziente Kühlung und verhindert thermische Effekte. Von der Strahlerzeugung in der Diode bis zur Bearbeitungsoptik verlässt der Laserstrahl die Faser nicht mehr. Damit wird eine Justierung des Lasers weitgehend überflüssig. Weitere Vorteile sind die kompakte Bauweise und die hohe Lebensdauer. Seit 2005 beschäftigt sich das Fraunhofer-IWS, Dresden, (DE), mit Anwendungen des Faserlasers in den Bereichen Laserschweißen und -schneiden. Zukünftig sollen mit dem Faserlaser Werkzeuge zur Verfügung stehen, die u. a. im Kurzpulsbetrieb mittlere Ausgangsleistungen von weit über 100 W bereitstellen. Der Faserlaser wurde im Fraunhofer-IWS hinsichtlich seiner Eignung zum Kunststoffschweißen getestet, dabei kamen Laser der Firma SPI im mittleren Leistungsbereich zum Einsatz. Ziel der Untersuchungen war es, bekannte Ergebnisse klassischer Strahlquellen im Laserdurchstrahlschweißen mit dem Faserlaser zu reproduzieren. Die Versuche wurden hinsichtlich Zugfestigkeit, Dichtheit sowie der Schweißnahtbreite ausgewertet und konnten die gestellten Erwartungen bestätigen. Aufgrund der hervorragenden Fokussierbarkeit des Faserlaserlichtes ergeben sich neue Möglichkeiten in der Remote-Bearbeitung, vor allem auch beim Einsatz höherer Laserleistungen. Als Beispiel ist das Remote-Schweißen in Kombination mit Industrierobotern für den Karosseriebau zu nennen. Dabei wird eine Strahlablenkoptik in einem Abstand von bis zu 0,5 m über das Bauteil geführt. 2 durch Galvanometerscannerantriebe sehr schnell und genau kippbare Planspiegel richten den Laserstrahl auf die zu bearbeitenden Bereiche des Bauteiles. Die eigentliche Schweißbearbeitung erfolgt dann während der Bewegung der Optik durch den Roboter (welding on the fly). Durch Faserlaser beim Remote-Schweißen lässt sich die Substitution von Punktschweißoperationen, z. B. bei der Karosseriefertigung, wirtschaftlich umsetzen. Hinzu kommen weitere Vorteile der Remote-Laserbearbeitung, wie die Erzeugung festigkeitsoptimierter Schweißnähte. Durch eine Einsparung der Positionierzeiten von Schweißnaht zu Schweißnaht durch die schnelle Strahlablenkung sind höhere Prozessgeschwindigkeiten realisierbar.