Diodenlaser sorgt für homogene Strahlqualität

Für das Pulverlaserauftragsschweißen bieten Diodenlaser den Vorteil einer homogenen Strahlverteilung. Das gewährleistet ein gleichmäßiges Gefüge mit teilweise über 90% Materialausbeute. (Bild: Riwalas)

Jens Biesenbach
CTO der Dilas Diodenlaser GmbH

„Als Komplettanbieter von der Laserdiode bis zur Steuerung verfügen wir über eine extrem hohe Fertigungstiefe. Durch die modulare Bauweise unserer Diodenlaser können wir exakt auf die Kundenanforderung abgestimmte Lösungen anbieten.
“

Im Bereich der industriellen Diodenlasertechnologie zählt die Dilas Diodenlaser GmbH zu den Pionieren. Die Erfolgsgeschichte des Mainzer (D) Unternehmens begann im Jahre 1994. Mittlerweile beschäftigt Dilas über 340 Mitarbeiter am Headquarter in Mainz und zwei Auslandsniederlassungen in Tucson, Arizona, USA und Shanghai, China. Seit 1997 gehört die Dilas Diodenlaser GmbH zur Rofin-Sinar Technologies, Inc., einem der weltweit größten Anbieter für Industrielaser.

Mit einem weltweiten Beratungs- und Servicenetzwerk sowie Applikationszentren in Europa, Amerika und Asien, bietet die Rofin-Gruppe ihren Kunden schnelle, kompetente und umfassende Unterstützung zur zuverlässigen Einbindung laserbasierter Fertigungsprozesse in Produktionslinien. Zu typischen Einsatzgebieten für Hochleistungs-Diodenlaser zählen das Kunststoffschweißen in der Automobilzuliefer- und Medizingeräteindustrie, Lötanwendungen in der Elektronik- und Automobilindustrie sowie im Solarbereich bis hin zum Härten von Stahl, das Schweißen dünner Bleche oder Hartlöt- und Beschichtungsanwendungen.

Dilas Laser kommen beispielsweise bei der Instandsetzung von Hydraulikzylindern im Bergbaubereich zum Einsatz, um die Oberflächen mit verschleißfesten Schichten zu versehen, was zu einer dreifachen Lebensdauer führt. (Bilder: Shandong)

Angepasste Komplettlösung

Als Spezialist für Diodenlasereinheiten kann Dilas die Leistung und Dimensionierung der Laser exakt an die Anforderungen der Kundenanwendung anpassen. „Da sowohl die Strahlgenerierung über Diodenarrays, die Optik-Komponenten zur Strahlformung und Strahlweitergabe, als auch die Ansteuerung aus dem Hause Dilas kommen, erhält der Kunde von uns eine Turn-Key-Lösung, die für ihn minimalen Implementierungsaufwand und einfachsten Betrieb bedeuten. Unsere Systemgruppe Industrial Laser Systems (ILS) konfektioniert dazu sämtliche erforderlichen Komponenten und erzeugt daraus eine kundenindividuelle Lösung im Bereich von 30 W bis 6 kW. In Sonderlösungen auch darüber hinaus“, erklärt Jens Biesenbach, CTO von Dilas.

So scheint es auch kaum verwunderlich, dass die Laserspezialisten auch im Bereich der Additiven Fertigung über ein erstaunliches Maß an Erfahrung verfügen. „Wer glaubt, dass das Auftragen von Metallpulver mit Hilfe eines Laserstrahls neu ist, der mag sich einmal im Bereich der Beschichtungstechnologie etwas genauer umsehen. Selbstverständlich zeigen die Applikationen zum Aufbringen freier Geometrien ein erstaunliches Entwicklungstempo, die grundlegende Technologie dahinter nutzen wir allerdings schon seit einigen Jahren“ so Biesenbach weiter.

Leicht skalierbar

Dass sich Diodenlaser für Anwendungen wie Pulverlaserauftragsschweißen besonders gut eignen, liegt daran, dass der Laserstrahl durch aneinander gereihte Diodenelemente, sogenannte Arrays, gebildet wird. Die dadurch entstehende, etwas größere Strahlfläche bietet genau die Strahlqualität, die für einen Schweißprozess benötigt wird, und muss nicht durch eine Optik nachträglich aufgeweitet werden, was einen homogeneren Strahl bedeutet. Außerdem können durch die spezielle Anordnung im Bedarfsfall einzelne Elemente leicht ausgetauscht werden. Den zusätzlichen Vorteil dieser Bauform erklärt Biesenbach so: „Durch das Aneinanderreihen der Laserelemente sind wir in der Lage, die Leistung über einen weiten Bereich zu skalieren und zu steuern. Das ermöglicht eine exakte Anpassung an die Anforderung auch im laufenden Betrieb. Außerdem sind dadurch recht kompakte Bauformen möglich, die effizient, kostengünstig und nahezu wartungsfrei sind.“

Einsatz in Werkzeugmaschinen

„In einem konkreten Fall haben wir eine Drehmaschine, in der Hydraulikzylinder überarbeitet werden, mit einem fasergekoppelten 3 kW Laser ausgestattet. In dieser Anwendung tragen wir bis zu 2 kg Material pro Stunde auf. Dabei wurde das Laserarray in einen Stack geformt, um eine homogenisierte Linie für einen gleichmäßigeren Materialauftrag zu erzielen. Durch die angepasste Strahlformung erreichen wir eine porenfreie Schichtung, die vom Gefüge her einer Gussanwendung entspricht“, schildert Biesenbach eine Anwendung für Bergbaukomponenten in China. Bei dieser Anwendung werden abgenutzte Hydraulikzylinder, die für die Abstützung von Schächten verwendet werden, überarbeitet sowie abgenutzte Zahnkränze wieder aufbereitet. Dabei wird als Aufbauwerkstoff ein wesentlich widerstandsfähigeres Material verwendet als der Grundwerkstoff. „Natürlich ist diese Anwendung genau auf den Kundenbedarf abgestimmt, weil mehrere Tausend Zylinder pro Jahr überarbeitet werden müssen. Es lässt sich aber selbstverständlich auch für wechselnde Anwendungsfälle adaptieren. Wir freuen uns auf jede neue Anforderung, gerne auch in Kooperation mit Werkzeugmaschinenherstellern“, bemerkt Biesenbach abschließend.

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