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Erweitert die Bandbreite der Bearbeitungsmöglichkeiten

Lasersysteme zum Schneiden, Gravieren und Markieren sind außergewöhnlich vielseitige Instrumente. Ein einzelnes ULS-System kann Hunderttausende Materialien schneiden, markieren und gravieren. Es gibt jedoch viele Fälle, in denen eine optimale Materialbearbeitung nur mit speziell ausgewählten Laserquellen möglich ist. Für jede beliebige Anwendung spielen drei Hauptüberlegungen bei der Auswahl der Laserquelle eine Rolle: Abgegebene Energie, Nennleistung und Laserwellenlänge. An diese Überlegungen wurde bei der Rapid Reconfiguration-Technologie gedacht.

Abgegebene Energie

Da CO₂-Laserquellen an- und abgeschaltet werden, erzeugen sie Laserenergieimpulse. Innerhalb jedes Impulses gibt es eine bestimmte Energiemenge, die der Fläche unterhalb der Leistungskurve entspricht. Leistungsstarke und -schwache Laser sind in der Lage, Impulse mit einer bestimmten Energiemenge abzugeben, dies erfolgt allerdings mit ihrer Nennleistung. Leistungsstarke Laser können innerhalb kürzester Zeit große Energiemengen abgeben. Innerhalb dieser kurzen Zeit führt die enorme Energiezufuhr zur Abtragung bzw. Verdampfung des Materials. Bei manchen Materialbearbeitungsvorgängen ist das perfekt. In anderen Fällen können ideale Ergebnisse hingegen mit einer geringeren Energiezufuhr erzielt werden, z. B. durch leistungsschwache Laserquellen.

Eine schematische Darstellung zeigt Pulse mit derselben Energie, die sowohl von 25-Watt- als auch von 50-Watt-Laserquellen erzeugt werden. Um dasselbe Energieniveau beizubehalten, muss der 25-Watt-Laser für eine längere Zeitspanne eingeschaltet sein.

Rapid Reconfiguration ermöglicht für jede Anwendung rasch den Wechsel der Laserquelle mit der optimalen Pulsenergie-Abgaberate. Das maximiert die Bearbeitungsflexibilität bei Materialien, die je nach Rate der Energiezufuhr ein unterschiedliches Verhalten aufweisen. Beispielsweise tendiert Holz beim Bearbeiten zu mehr Verkohlung, da es bei geringerer Leistung verbrennt, was eine kontrastreiche Markierung erzeugt. Bei Verwendung eines leistungsstärkeren Lasers entsteht weniger Verkohlung und damit weniger Kontrast. Sowohl kontrastreiche als auch kontrastarme Ergebnisse sind beim Laserschneiden, Lasergravieren und Lasermarkieren von Holz nützlich.

Kirschbaumholz, sowohl mit einer 75-Watt- (oben) als auch einer 10-Watt-Laserquelle (unten) lasergraviert. Der 10-Watt-Laser erzeugt, bedingt durch den Umfang der Verkohlung während der Bearbeitung, eine Markierung mit höherem Kontrast. Kirschbaumholz, sowohl mit einer 75-Watt- (oben) als auch einer 10-Watt-Laserquelle (unten) lasergraviert. Der 10-Watt-Laser erzeugt, bedingt durch den Umfang der Verkohlung während der Bearbeitung, eine Markierung mit höherem Kontrast.

Nennleistung

Bei der Laserbearbeitung besteht ein häufiger Trugschluss darin, dass Hochleistungslaser nur zur Steigerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit bei Laserschneide-Anwendungen nützlich sind. Obgleich der Durchsatz bei der Auswahl einer Laserquelle ein wesentlicher Faktor ist, so sind doch mehrere weitere Punkte zu erwägen.

Bei höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten bewegt sich die Laserenergie schneller dem Material entlang, wobei die meiste Wärmeenergie durch Abtrag oder Verdampfung abgeleitet wird. Dadurch minimiert sich die Menge der aufgenommenen Energie in das verbleibende Material. Im Allgemeinen ist eine kleinere Wärmeeinflusszone die Folge. Da die Wärmeeinflusszone ein Schmelzen, Verfärben, Verziehen oder zahlreiche weitere unerwünschte Wirkungen verursachen kann, ist die Minimierung ihrer Größe bei den meisten Materialien zu bevorzugen.

Der ABS-Kunststoff wurde sowohl mit einer 75-Watt- (links) als auch einer 10-Watt-Laserquelle (rechts) lasergeschnitten. Die 10-Watt-Laserquelle kann das ABS zu schneiden, jedoch bewirkt die langsamere Leistungsabgabe einen übermäßigen Wärmestau und führt zu negativen visuellen Veränderungen.

Leistungsschwache Laser geben die Energie langsamer ab, was sich bei vielen Anwendungen als vorteilhaft erweisen kann. Häufig stellt sich das Problem beim Bearbeiten dünnerer Materialien wie beispielsweise Laminate und Folien. Diese Materialien sind bekanntermaßen schwierig zu bearbeiten, da die zum Schneiden benötigte Leistung sehr nahe an der Leistung liegt, die ein Verbrennen, Verkohlen oder sonstige unerwünschte Wirkungen verursacht. Leistungsschwache Laser sind deshalb optimal für das Bearbeiten einiger dünner Materialien, da sie in der Lage sind, Energie viel langsamer abzugeben. Durch Rapid Reconfiguration kann der Anwender problemlos auf die für die Bearbeitung eines bestimmtes Materials optimal geeignete Laserquelle wechseln.

Kontrolliertes Laserschneiden eines zweischichtigen Materials mit einer 75-Watt- (links) und einer 10-Watt-Laserquelle (rechts). Die 10-Watt-Laserquelle kann Laserenergie mit einer langsameren Rate abgeben, wodurch die Wärmeeinflusszone verkleinert und die Schneidekonstanz im Vergleich zur 75-Watt-Laserquelle gesteigert wird.

Laser-Wellenlänge

Bei den meisten Systemen bietet ULS zwei unterschiedliche Wellenlängen hinsichtlich der CO₂-Laserquellen an: 10,6 µm und 9,3 µm. Während beide breite Anwendungsfelder abdecken, gibt es einige Fälle, in denen der eine gegenüber dem anderen eindeutig zu bevorzugen ist. Ein gutes Beispiel dafür ist das Lasermarkieren von PET-Kunststoff (eine Form von Polyester). Die 10,6-µm-Wellenlänge ist optimal für das Laserschneiden dieses Materials geeignet. Es ist jedoch schwierig, kontrastreiche Markierungen zu erzeugen. Die 9,3-µm-Wellenlänge erzeugt Markierungen, die auf der Materialoberfläche sehr leicht lesbar sind. Hier handelt es sich um einen komplexen Effekt, der auf der spektralen Absorption des bearbeiteten Materials basiert.

Lasermarkieren von PET mit 10,6-µm- (links) und 9,3-µm-Laserquellen (rechts). Die 10,6-µm- Markierung weist im Verhältnis zur 9,3-µm-Markierung einen schwachen Kontrast auf.

Eine weitere Veranschaulichung einer 9,3-µm-Wellenlänge, die ein besseres Ergebnis hervorbringt, lässt sich beim Laserschneiden von Polyimid-Folie erkennen. Mit dem 10,6-µm-Laser vorgenommene Schnitte tendieren dazu,  karbonisierte Rückstände zu hinterlassen, während Schnitte mit dem 9,3-µm-Laser sehr viel sauberer ausfallen. Durch Rapid Reconfiguration können Systeme für jede Anwendung rasch auf die zweckmäßige Wellenlänge umgestellt werden.

Laserschneiden von Polyimid-Folie mit einer 10,6-µm- (links) und einer 9,3-µm-Laserquelle (rechts). Die 9,3-µm-Laserquelle verringert den Umfang der Verkohlung an der Schnittstelle, wodurch eine sauberere, gleichmäßigere Kante zurückbleibt.

Zusätzlich zu den 10,6-µm- und 9,3-µm-CO₂-Lasern können einige ULS-Systeme für die Verwendung eines 1,06-µm-Faserlasers konfiguriert werden. Diese Wellenlänge erweitert das Spektrum auf ganze Materialgruppen, darunter Metalle, Keramiken und sonstige Anorganika. Durch Rapid Reconfiguration können diese Systemen zwischen diesen Wellenlängen problemlos wechseln.

Erweitert die Flexibilität und Produktivität

Zusätzlich zu zahlreichen Materialbearbeitungsvorteilen ermöglicht Rapid Reconfiguration den Kunden, das System – unabhängig von der Größe des Unternehmens – wesentlich produktiver einzusetzen. Selbst Firmen mit nur einem Lasersystem können unglaublich flexibel sein, da sie sich durch Neukonfiguration der Laserquellen schnell an neue Laserbearbeitungsaufgaben anpassen können. Andere Lasersysteme bieten dieses hohe Maß an Flexibilität nicht, da die Umrüstung eventuell länger dauern kann als die Laserbearbeitung selbst.

Mit Rapid Reconfiguration kann sich ein wachsendes Unternehmen jederzeit umstellen und somit durch den schnellen Tausch von Laserquellen die optimale Effizienz und Systemnutzung erzielen. In der Werkshalle ermöglicht die Rapid Reconfiguration flexible, skalierbare Lösungen durch Austausch verschiedener Laserquellen, Optik und Zubehör, um die sich wandelnden Kundenbedürfnisse zu erfüllen. Zu den Vorteilen gehören werkzeuglose Prototypentwicklung, schnelle und genaue Einschätzung des Laservorganges und optimaler Einsatz von Lasersystemen gemäß Fertigungsanforderungen.

In Systemkonfigurationen mit mehreren Laserquellen können die Benutzer die Systemgröße und Laserleistung an bestimmte Prozesse anpassen, z. B. an das Laserschneiden, Lasergravieren und Lasermarkieren. Beispielsweise ist ein ILS12.150D ein großes System, das möglicherweise zur Markierung großer Platten erforderlich ist. In diesem Fall reichen eine große Bearbeitungsfläche und ein Laser mit niedriger Leistung, um die Aufgabe zu erledigen. Das bedeutet, dass die leistungsstarken Laser mit Systemen kleineren Ausmaßes kombiniert werden können, um leistungsintensivere, aber kleinere Teile zu bearbeiten. Dadurch steigt die Investitionsrendite (Return On Investment, ROI), indem sichergestellt wird, dass die effizienteste Kombination aus Lasern und Systemen zum Einsatz kommt.

Schützt und optimiert die Investitionen

Viele Kunden beginnen mit einem einzelnen Lasersystem und einer einzelnen Laserquelle. Wenn das Unternehmen wächst, kaufen sie nach und nach weitere Laserquellen, um ihre Materialbearbeitungsfähigkeiten auszubauen und/oder die Produktivität zu erhöhen.

Bei Lasersystemen anderer Hersteller ist der Erwerb zusätzlicher Systeme weniger vom Vorteil, da die schon vorhandenen Laserquellen nicht so einfach mit den neuen Systemen kombinierbar sind. Bei Rapid Reconfiguration fallen diese Nachteile weg. Die große Mehrzahl der von ULS erworbenen Laserquellen bleiben mit ULS-Systemen kompatibel; das heißt, bereits getätigte Investitionen in Laserquellen sind zukunftssicher, denn diese sind untereinander kompatibel und bieten nahezu unbegrenzte Möglichkeiten für weitere Systemkonfigurationen.

Durch Rapid Reconfiguration können Kunden somit auch ihre Investitionen optimieren. Kunden können sich so beispielsweise entscheiden, Laser derselben Leistung zu kaufen, oder stattdessen Laser mit verschiedenen Leistungskennzahlen zu erwerben, je nachdem, welche Anforderungen sie für ihre Anwendungen haben. Mit Rapid Reconfiguration kann man sich anfänglich für die kostengünstigere Option entscheiden, mit dem Wissen, dass künftige Upgrades extrem leicht zu bewerkstelligen sind und das Upgrade nicht nur eine erhöhte Bearbeitungsgeschwindigkeit bedeutet, sondern auch alle Bearbeitungsvorteile mit sich bringt, die der Einsatz von zwei Laserquellen ermöglicht.

Verursacht nur minimale Ausfallzeiten für Wartung und Reparatur

ULS stellt hochwertige Laserquellen her, die viele Jahre lang zuverlässig funktionieren. Alle Laserquellen müssen jedoch irgendwann gewartet werden. Rapid Reconfiguration reduziert Ausfallzeiten auf ein Minimum. Benutzer mit mehreren Laserquellen können beispielsweise aus ihrem eigenen Laserbestand auswählen, um den Betrieb aufrechtzuerhalten, während die zu wartende Laserquelle an das ULS-Werk zurückgeschickt wird. Von ULS sind alternativ dazu auch wiederaufgearbeitete Laserquellen erhältlich. Wenn der neue Laser ankommt, kann der alte zurück an ULS geschickt werden. Diese beiden Möglichkeiten verursachen jeweils nur geringe Ausfallzeiten.

Sollte im Extremfall eine Laserquelle gewartet werden müssen, bevor eine geplante Wartung durchgeführt werden kann, kann ULS ganz schnell einen wiederaufgearbeiteten Laser an viele Orte auf der ganzen Welt schicken. Wenn die neue Laserquelle ankommt, dauert der Einbau nur ein paar Minuten.

Hohe Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit

Bei anderen Lasersystemen kann es Stunden dauern, bis der alter Laser ausgebaut und der neue Laser eingebaut und ausgerichtet wird. Dazu sind spezielle Kenntnisse und umfangreiche Schulungen erforderlich; und Kunden müssen häufig einen teuren Techniker engagieren und längere Ausfallzeiten des Systems hinnehmen, um den Lasertausch durchzuführen. Sobald der Laser eingebaut ist, müssen die Einstellungen, z. B. Leistung und Geschwindigkeit, möglicherweise neu adjustiert werden. Beim Testen und Neuausrichten des Lasers wird zudem Material verbraucht, was neben der Ausfallzeit weitere Kosten verursacht.

Im Gegensatz dazu erfordert die Rapid Reconfiguration keine Werkzeuge oder spezielle Schulungen. ULS richtet alle Laserquellen werkseitig gemäß einem gemeinsamen Referenzstandard aus, was den Installationsaufwand enorm reduziert. Normalerweise dauert es nur eine Minute, um ein ULS-System neu zu konfigurieren. Das Lasersystem stellt dann intern fest, welcher Laser installiert ist, und ändert automatisch die Einstellungen für die neuen Anforderungen. Wenn man ein 0,95 cm dickes Kunststoffteil mit einem 40-Watt-Laser schneidet, dann aber einen 75-Watt-Laser hinzufügt, um die Produktivität zu erhöhen, berechnet die ULS-Software die erforderlichen Bearbeitungseinstellungen, um sich an die zusätzliche Laserquelle anzupassen. Das bedeutet, dass der Benutzer keine Zeit aufwenden muss, um die Systemparameter jedes Mal von Neuem festzulegen, wenn ein Laser eingesetzt oder ausgetauscht wird – es läuft alles automatisch.

Ermöglicht andere einzigartige Universal-Funktionen

Mit Rapid Reconfiguration kann man andere einzigartige Universal-Funktionen und -Technologien ausnutzen, u. a.: SuperSpeed™-, Multi-Wavelength™- und
MultiWave Hybrid™-Technologien, außerdem weitere Funktionen innerhalb der ULS-Software. Dieses technologische Ökosystem zeigt, welches hohe Maß an Überlegungen in die Konzeption und Konstruktion aller ULS-Produkte eingeflossen ist, immer mit dem Ziel vor Augen, die Fähigkeiten, Flexibilität und Profitabilität des Kunden zu optimieren.

Sorgt für eine überragende Investitionsrendite (ROI)

Rapid Reconfiguration bietet viele Vorteile, vor allem aber optimiert sie die Investitionsrendite durch Flexibilität, erweiterte Möglichkeiten und Geschwindigkeit. Kunden können ihr Lasersystem an fast jede Anwendung anpassen, indem sie ihre Laseranlage zum Schneiden, Gravieren und Markieren so neu konfigurieren, dass sie immer den täglichen Anforderungen entspricht. Die erworbenen Systeme sind zukunftssicher und gewährleisten, dass der Kunde mit den Veränderungen der Anforderungen im Unternehmen wachsen kann. Wenn ein System gewartet werden muss, erfolgt die Wartung schnell und problemfrei, wodurch es praktisch zu keinen Ausfallzeiten kommt. Kunden haben auch die Zusicherung von ULS, dass sie nach wie vor in Zukunft tatkräftig unterstützt werden.