Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Kompletní přehled laserových technologií
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Kompletní přehled laserových technologií

Přední světový veletrh světelných technologií Laser World of Photonics se koná každé dva roky. Koncem června letošního roku se veletrhu v Mnichově zúčastnil (ve srovnání s předchozími ročníky) rekordní počet návštěvníků i vystavovatelů. To dokazuje stále rostoucí význam fotoniky v mnoha oblastech lidské činnosti. Do středu zájmu se dostává také např. v souvislosti s udržitelností a snižováním CO2. Následující reportáž je věnována zejména oblasti průmyslového využití laserů.

Tak jako v uplynulých ročnících byl veletrh logicky dělen do šesti výstavních hal podle oblastí využití, přičemž tradičně největší zastoupení (téměř dvě výstavní haly) zde měly firmy vyrábějící optoelektroniku a lasery či jejich komponenty a příslušenství. Zhruba stejný prostor obsadili vystavovatelé nabízející laserové technologie pro využití v průmyslu. Celou jednu halu zaplnil obor optiky a další celá hala hostila simultánně probíhající odborný kongres – World of Photonics Congress, jehož se letos zúčastnila mezinárodní vědecká elita v této oblasti: nositel Nobelovy ceny za fyziku Gérard Mourou, gravitační fyzik Karsten Danzmann, kvantový fyzik Anton Zeilinger a další renomovaní vědci.

Logicky a naprosto předvídatelně mé kroky nejdříve směřovaly za vystavovateli, kteří nabízejí lasery pro průmyslové aplikace. Laserové technologie jsou výrobní metodou budoucnosti a laserové systémy ve výrobě umožňují větší přesnost při vyšších výrobních rychlostech a přispívají k efektivnějším výrobním procesům, navíc za použití méně materiálů i zdrojů. Pouze sofistikované laserové systémy mohou splňovat stále náročnější standardy kvality a výkonnostní specifikace dneška i zítřka – proto se již hojně využívají v automobilovém a leteckém průmyslu. Z laserových zařízení mohou těžit také další průmyslová odvětví, protože se ukázala jako ekologičtější a mnohem účinnější alternativa k běžným, konvenčním nástrojům a výrobním procesům.

Obrovský prostor pro inovace

Nejčastější aplikace pro průmyslové využití tvořily laserové komponenty a systémy pro svařování, řezání, mikro- i makroobrábění, děrování, značení a mnoho dalších procesů, které využívají pevnolátkové lasery. Významně v této oblasti roste potenciál pulzních laserů, dokonce ultrakrátkých pulzů v řádu piko- a femtosekund. Druhou, neméně důležitou sekci v této části výstavy tvořila oblast využití laserů v průmyslu pro kontrolu kvality i sledování výrobních procesů, stejně jako měření či zobrazování.


Světové přehlídky Laser World of Photonics se letos zúčastnilo 1 325 vystavovatelů a téměř 34 000 návštěvníků.

Zobrazování je základní technologie pro splnění dnešních přísných požadavků na kvalitu. Umožňuje revoluční způsoby testování automatizovaných výrobních procesů. Vzorkování bylo nyní nahrazeno zobrazováním, které poskytuje komplexní zajištění a plnění současných výrobních požadavků. Průběžné kontroly založené na získávání a zobrazování obrazu a strojovém vidění usnadňují přesné a rychlé zajištění kvality v automatizovaných procesech. Laserové kamery a optické senzory umožňují bezkontaktní zkoušení struktur a jejich vizuální reprezentaci. Skenery čárových kódů v maloobchodních aplikacích jsou běžným příkladem této technologie. Zobrazování má však mnohem větší potenciál: Laserovým snímáním dat lze zachytit nejen dvojrozměrné, ale také trojrozměrné struktury, a dokonce i celá prostředí a uložit je jako obrázek. Tato vysoce přesná měřicí technologie spolehlivě detekuje nepravidelnosti, odchylky a chyby na površích nebo tělesech, a proto je lze napravit v rané fázi nebo zpětně vysledovat později. V současné době neexistuje žádná vhodnější metoda pro zajištění specifikací kvality v průmyslových aplikacích.


Pokročilý optický systém robustní laserové hlavy FiberWeld DH pro navařování společnosti LaserMech umožňuje přívod drátu přímo do centra svazku.

Patrný trend u průmyslových laserů je zmenšování zástavbové plochy i samotných systémů z důvodu jednodušší integrace do automatizovaných výrobních procesů. Zvyšuje se dostupnost i osvěta. Znát byl značný rozmach asijské konkurence (tisková zpráva mnichovských veletrhů uvádí významný nárůst vystavovatelů z Asie).

Největším stánkem v průmyslové sekci se prezentovala společnost Coherent. Firma původem z Kalifornie vyrobila první laser už v šedesátých letech. Hned za ní co do velikosti stánku byly společnosti Trumpf a IPG Laser (dceřiné společnosti firmy IPG Photonics) nebo Fraunhoferův institut, který letos oslavil sedmdesát let své existence.

Elektromobilita přináší nové příležitosti pro lasery

Společnost Trumpf například v rámci rozvoje elektromobility prezentovala zelený laser, který je vhodný pro svařování mědi. Jinak se k této výzvě staví společnost IPG, která namísto využívání jiné vlnové délky jde cestou zvyšování hustoty výkonu (intenzity) snižováním průměru laserového svazku a vlákna nebo cestou zvyšování rychlosti svařování za použití rozmítací hlavy. Tak lze dosáhnout vyššího procenta absorpce laserového paprsku mědí až na 40 % při použití dostupnějšího infračerveného laseru. Disciplína svařování laserem nejen mědi, ale i dalších materiálů dává prostor pro inovace a vývoj laserových hlav. V expozicích firem i výzkumných ústavů se objevovala řešení v podobě např. přídavného laserového svazku pro předehřev nebo monitoring. U technologie navařování se nejčastěji řeší otázka efektivního přivádění přídavného materiálu, ideálně přímo do laserového svazku. To se podařilo např. společnosti LaserMech, jejíž pokročilý optický systém robustní laserové hlavy FiberWeld DH umožňuje přívod drátu přímo do centra svazku. Fraunhoferův institut představil chytrou kombinovanou hlavu (clever combi head), která umožňuje svařování, řezání i aditivní výrobu v jednom.


Malé a středně velké díly lze svařovat na stanici TruLaser Station 5005 od společnost Trumpf. Svařovat je možné také měď.

Na stánku Fraunhoferova institutu jsem pátrala i po dalších zajímavých aplikacích vhodných pro výrobní sektor. Nový rozměr vnáší využití laseru do výroby pohledových dílů automobilového interiéru. Pomocí ultrakrátkých pulzů lze strukturovat formy do vstřikolisů a imitovat tak např. kožený povrch palubní desky. Z jiného soudku je aplikace rozpoznávání chemického složení na úrovni spektroskopického měření pomocí quantum cascade laser (QCL) nebo měření koncentrace metanu v atmosféře pomocí laseru.

Diskuzní fóra propojují vědu a praxi

Propojením či pomyslným mostem mezi vědou a praxí se tradičně stala odborná fóra, která jsou permanentní součástí veletrhu. V každém oborovém bloku prezentovali známí řečníci z průmyslové i vědecké sféry aktuální výzvy i vznikající problémy, včetně jejich možných řešení. V průmyslové výrobní sekci se od pondělí do čtvrtečního poledne diskutovalo nad takovými tématy, jako jsou modelování a simulace zpracování materiálů laserem, perspektivy a výzvy pro aplikace laserů s ultrakrátkými pulzy, význam laserů pro elektromobilitu, chytrá výroba dílů pomocí aditivních technologií, automatizace laserových procesů či lasery v mikroelektronice.


Veletrh Laser World of Photonics je pravidelně doprovázen také bohatým programem v podobě diskuzních fór či studentskou soutěží Make Light Makeathon.

Laser jako nástroj pro snižování CO2

Fotonika významně přispívá ke snižování emisí skleníkových plynů a k dosažení cílů Pařížské dohody, která si klade za cíl udržet globální oteplování na 1,5 °C do roku 2030. Podle expertů se fotonika na dosažení takového stavu bude podílet až 11 %. Technické využití světla – fotonika – umožňuje bezpočet aplikací v průmyslových a soukromých oblastech, což by bylo bez této klíčové technologie nemyslitelné. Například internet je založen na datech přenášených vláknovou optikou a obíhajících kolem planety rychlostí světla; displeje, fotoaparáty a senzory z chytrých telefonů jsou rozhraními našich lidských smyslů; a díky optickým systémům mohou lékaři provádět přesné diagnózy a provádět ošetření, která jsou účinná a neinvazivní. Německý fotonický průmysl je jednou z nejinovativnějších oblastí v Německu a na světě a také zažívá dynamický a dlouhodobý růst. V současné době v Německu pracuje více než 140 000 lidí přímo ve fotonickém průmyslu a ročně generuje téměř 40 miliard eur.


Společnost IPG vedle laserových zdrojů prezentovala také zařízení. Na obrázku je stanice pro spojování plechů karoserií. Výsledný svar má tvar vlnky.


Pulzní laser využili ve Fraunhoferově institutu k rastrování forem do vstřikolisů pro interiérové díly automobilů.
 

Česká reprezentace

Také čeští reprezentanti mají rozhodně co nabídnout. Veletrhu Laser World of Photonics se pravidelně účastní světově známý výrobce optických komponent a zařízení společnost Meopta, výrobce vláknové techniky firma SQS vláknová optika, výrobce krystalů společnost Crytur, výzkumná laserová centra z Dolních Břežan ELI Beamlines a HiLASE a v neposlední řadě Fyzikální ústav AV ČR a Ústav fyziky plazmatu AV ČR. Letos přibyla ještě jedna česká reprezentace, a to trutnovská společnost Argotech. Účast na veletrhu i vystavovatelské zázemí zřizuje český partner Mnichovských veletrhů společnost Expo Consult+service.

Za dva roky na viděnou

Další ročník nejvýznamnějšího světového veletrhu laserových technologií Laser World of Photonics se bude konat od 21. do 24. června 2021. Uvidíme, jaké novinky budeme moci zaznamenat u jednoho z nejdynamičtěji se rozvíjejících oborů lidské činnosti příště.


Eva Buzková

Eva.buzkova@mmspektrum.com 

Další články

Novinky z veletrhů a výstav

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: