Témata
Reklama

Laser 2003 - 3x průlom do dosavadních technologií

Nedávný mezinárodní veletrh laserů a laserové techniky, konaný tentokrát v Mnichově pod heslem Laser 2003 - World of Photonics, nebyl svým obsahem nic dlužen svému rozšířenému názvu. Mezi spoustou nových exponátů znamenaly však tři z nich naprosto zásadní průlom do nejdokonalejších laserových technologií

EUV lasery

Není žádným tajemstvím, že dosavadní vývoj elektronických a mikroelektronických systémů při cestě za další miniaturizací a větší hustotou elektronických obvodů už naráží na hranice dosavadní litografie, prezentované do této doby možnostmi excimerových laserů s vyzařováním v ultrafialové části spektra na vlnové délce 193 až 351 nm, případně na ještě kratší délce 157 nm. Veškeré prognózy, které vycházely z určitých, i když ještě poměrně nekonkrétních vizí, zvažovaly nejdříve pro druhou polovinu tohoto desetiletí zatím pouze nejasný náznak dalšího vývoje laserů buď cestou v oblasti extrémně ultrafialové EUV ve vlnovém rozpětí 11 až 14 nm nebo cestou rentgenových laserů.
Přestože v oblasti EUV se již nějaké pokusy odehrály ve Fraunhoferově institutu ILT, kde byly už dokonce vyvinuty zdroje tohoto záření na bázi laserem indukované plazmy nebo i plazmy vznikající při elektrických výbojích v plynech, a v řadě dalších ústavů této společnosti se pracovalo na vývoji nových typů zrcadel s vysokou odrazivostí, naprosto nadčasovou novinkou bylo předvedení skutečného, již hotového prototypu EUV laseru XTS 13-35 od společnosti Lambda Physik s vyzařováním na vlně 13,5 nm. U tohoto prototypu, navíc s možností přeladění na vlnový rozsah v rozpětí 5 až 10 nm, se už dosahuje výkonu 35 W a energie 35 mJ při pulzu 100 ns.
Zdá se, že tento prototyp rozhýbal navíc už tak jako tak agilní ústavy společnosti Fraunhofer Gesellschaft, kolem nichž se oficiálně celý vývoj EUV laserů soustřeďuje. Již v letošním roce by mělo dojít k ověřování všech zatím vyvinutých typů a kolem roku 2005 by měla být EUV laserem vybavena běžná průmyslová výroba elektronických a mikroelektronických prvků a systémů.
Reklama
Reklama
Reklama

Kotoučové pevnolátkové lasery

Vysoké jakosti, pokud jde o výstupní paprsek laseru a efektivnosti, se těšily dvě další zásadní novinky veletrhu, využitelné tentokrát z větší části i pro současnou průmyslovou praxi. Už na minulém veletrhu tohoto zaměření před dvěma lety představily dvě firmy - Trumpf a Rofin-Sinar - prototypy kotoučových, diodou čerpaných pevnolátkových laserů. Na rozdíl od aktivního prostředí ve tvaru válce u konvenčního pevnolátkového laseru má kotoučový laser tentokrát aktivní médium ve formě tenkého kotouče, jehož tloušťka bývá kolem několika desetin mm a průměr až 100 mm. Pro čerpání aktivního média je podstatný vícenásobný průchod záření laserové diody přes reflektující vrstvy jedné strany kotouče a okolních reflektorů. Teplo, které u kotoučových laserů vzniká stejně jako i u jiných laserů, je odváděno napojením kotouče z jeho druhé strany na celoplošný kontaktní chladič. Velikost přechodu a jen malá tloušťka kotouče jsou přitom dostatečnou zárukou odvodu tepla ve směru paralelním k výstupnímu paprsku laseru, což už samo o sobě přispívá příznivě k homogennímu rozdělení teploty uvnitř výstupního paprsku.
Po základním výzkumu těchto kotoučových laserů, který probíhal ještě nedávno na stuttgartské univerzitě (především v kombinaci Yb:YAG, Cr:LiSAF a Cr:LiCAF) se jejich vývoj rozběhl právě u jmenovaných firem, ale zdálo se, že na dlouhou dobu zůstane jen u 1kW prototypů. Letošní veletrh u expozice firmy Trumpf však ukázal už současný vývoj daleko silnějšího kotoučového 4kW laseru a co víc, jako důkaz sériové výroby kdysi 1kW prototypu bylo připravené i svařovací pracoviště s tímto už sériově vyráběným laserem u firmy ITEC, která se zabývá zakázkovou stavbou celých laserových systémů. Svůj tentokrát 3kW kotoučový laser předvedl i Rofin-Sinar a metoda s využitím kotoučových laserů se rozšířila i na výkonově menší typy v provedení firem Jenoptik Laser a LOT Oriel.
Výstupní výkon výkonového kotoučového laseru v základním jednokotoučovém provedení Yb:YAG dosahuje kolem 500 W. K jeho zesílení je možné použít sériového řazení kotoučů s napojením na společné optické vlákno. Prototyp 4kW kotoučového laseru od firmy Trumpf je zatím vrcholem tohoto uspořádání. Na veletrhu byl použit v kombinaci se svařovacím pracovištěm.

Slab-lasery

Třetí zásadní novinkou předvedenou na veletrhu Laser 2003 byla stavba tzv. "slab" laserů, tentokrát už i v provedení diodou čerpaných pevnolátkových laserů. Lasery tohoto provedení s deskovou formou krystalu jsou už nějakou dobu známé z uplatnění u plynových CO2 laserů z výrobního sortimentu firmy Rofin-Sinar. Koneckonců Rofin předvedl na letošním veletrhu i v tomto směru svou vývojovou novinku - 5kW slab-laser DC 050 W, kde jak už sama zkratka DC napovídá, jde o laser difúzně chlazený (diffused cooled). Ten je při svém výkonu určen především pro svary s hlubším provařením nebo pro svařování v případech vyžadujících větší ohniskové vzdálenosti, jako je tomu kupř. při svařování automobilových karoserií. Pro svařování dílů i s většími rozměrovými tolerancemi je laser DC 050 W poprvé vybaven také speciální optikou, která při stejné ohniskové vzdálenosti umožňuje dvojnásobným zvětšením průměru svazku dosáhnout i širších svarů. Zároveň dovoluje však "slab" provedení svou vysokou kvalitou výstupního paprsku i jemné technologické operace (v tomto případě Rofin uvádí děrování cigaretového papíru 500 000 otvory za sekundu).
Naprostou novinkou je však uvedení "slab" laserů u pevnolátkových laserů, kde se jim dostalo pro odlišení od CO2 verzí názvu "innoslab". Jejich vývojem se zabýval doposud především Fraunhoferův institut ILT, který v tomto směru vyvinul již i zkušební 500W laser pro kontinuální provoz a nedávno předvedl i jejich 80W pulzní vzorek s minimální délkou pulzu pod 5 ns. Na veletrhu představila ale poměrně mladá firma EdgeWave, která vznikla teprve v roce 2001 odtržením části ILT, svou koncepci vývoje kontinuálních i pulzních diodou čerpaných "innoslab" laserů do výkonu až 200 W u cw provozu a středního výkonu 100 W (se špičkou 1 kW) u pulzní varianty.
"Innoslab" - pevnolátkový laser s deskovou formou krystalu - je ideálním nástrojem pro obrábění skla. Vývoj a dnes už i sériová výroba těchto laserů jsou hlavním námětem nové firmy EdgeWave. Vystavený model vzduchem chlazeného pulzního laseru se středním výkonem 20 W a špičkovým výkonem 500 W, s minimální délkou pulzu pod 5 ns nebyl o nic větší, včetně napájecí části, než osobní počítač střední velikosti. Lasery vyzařují na vlnové délce 1064 nm s možností přeladění na 532, 355 a 266 nm.
Zavedením diodou čerpaných pevnolátkových "slab" laserů s optimální kombinací deskové formy krystalu, efektivního chlazení a vhodného designu rezonátoru se otevírá zcela nová oblast technologií, využívajících vysoké jakosti výstupního svazku, která se blíží už i teoretickému maximu, vysoké efektivnosti, vysokých výkonů, možnosti mimořádně krátkých pulzů u pulzních typů, kompaktnosti provedení a s tím vším spojené i vysoké spolehlivosti.
Z možných technologií jmenujme alespoň obrábění kovů, skla i plastů, kde zvláště vnitřní gravírování skla v prostorových dimenzích či vrtání otvorů v poměru délka k průměru až 300 : 1 či kuželovitých nebo jinak tvarovaných otvorů až po aplikace v oblasti povrchových úprav patří k těm nejčastějším.
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 31137
Datum: 12. 11. 2003
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Prestižní ocenění Zlatá medaile

Výjimečnost nástroje FreeTurn skupiny Ceratizit potvrdila na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu odborná porota prestižního ocenění Zlatá medaile. Ocenění za inovaci ve zpracovatelské technologii bylo společnosti uděleno za inovativní metodu technologie podélného a čelního soustružení, kdy je hrubování, dokončování a obrábění kontur realizováno pomocí jediného nástroje. Společně s progresivní obráběcí metodou High Dynamic Turning zvyšuje nástroj FreeTurn dynamičnost a efektivnost procesu soustružení.

Brousicí centrum pro hospodárnou výrobu

Brousicí centrum UW II F od firmy Saacke v mnoha detailech předčí očekávání svých zákazníků. Z hlediska výkonnosti, velikosti a hmotnosti se řadí mezi již zavedené typy brusek UW I F a UW I D a vytváří tak ideální podmínky pro maximální přidanou hodnotu.

Produktivní vrtání otvorů do hliníku

Výrobci automobilů produkují čím dále více dílů z hliníku s cílem snížit hmotnost vozidel i spotřebu paliva. S ohledem na tuto tendenci je proto jasné, že vzniká poptávka po vrtácích použitelných pro výrobu otvorů ve součástkách z hliníkových slitin. Musí být zároveň schopny zajistit vysokou produktivitu, nízké náklady na otvor, dlouhou a konzistentní životnost, vysokou opakovatelnost i bezpečnost procesů.

Související články
Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Automatizovaná upínací technika

Optimalizované technologie a procesy zajišťují ve výrobních firmách stále větší produktivitu. To platí i pro centrické svěráky, které se používají například pro stacionární upínání kulatých a čtvercových obrobků na nejrůznějších obráběcích strojích.

Inovace ve srážení hran velkých ozubených kol

Chamfer Contour Milling skýtá výrobcům velkých ozubených kol pro nákladní automobily flexibilní a hospodárný proces pro jejich stále důležitější operace zkosení hran / odstraňování otřepů.

Univerzální brusky pro broušení na kulato

Úzké tolerance a obtížně obrobitelné materiály - pro hospodárnou výrobu velmi přesných válcových obrobků vertikálním, vnějším a vnitřním broušením na kulato je zapotřebí pokroková strojní technologie. Společnost Okamoto nabízí široké portfolio řešení, která vyhovují všem požadavkům průmyslové výroby. Příkladem jsou univerzální CNC brusky IGM4VSP a UGM5V, které při broušení na kulato dosahují přesností v řádu mikrometrů.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

Řezné kapaliny zvyšují výkonnost při soustružení závitů

Závity jsou strojně obráběné prvky, se kterými se lze běžně setkat prakticky ve všech průmyslových odvětvích. A přesto, že se soustružnické závitořezné operace využívají už celá desetiletí, stále ještě se daří dosahovat v tomto procesu pokroků, zejména pokud jde o problematické materiály, jako jsou korozivzdorné oceli, žáruvzdorné slitiny (HRSA) nebo titan. Jako příklad lze uvést vývoj soustružnických závitořezných nástrojů, které jsou opatřeny přívodem řezné kapaliny z horní i ze spodní strany, jehož kombinovaná přesnost přináší prodloužení životnosti nástroje a zvýšení kvality závitů a otevírá potenciál pro použití vyšších hodnot řezných parametrů. Tento pozitivní vliv ještě více vyniká při obrábění problematických materiálů.

Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

Chytré měření upínací síly

Společnost Kelch uvede ve 3. čtvrtletí 2018 na trh novou generaci přístroje Safecontrol 4.0. Osvědčený systém měření upínací síly ve vřetenu obráběcího stroje je kompletně přepracován a poskytuje nyní uživatelům prostřednictvím vlastní aplikace maximální flexibilitu. Další výhodou je vysoká spolehlivost a v neposlední řadě moderní ergonomický design a jednoduché ovládání.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Výsledky spolupráce akademické sféry s průmyslem

Pracovníci Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně usilují o těsné sepjetí školy s praxí, které nelze realizovat jinak než úzkou spoluprací s průmyslem. V předchozích vydáních MM Průmyslového spektra jsme avizovali, že budeme technickou veřejnost informovat o konkrétních výsledcích naší spolupráce. Zde jsou první poznatky.

Zrod (a znovuzrození) břitové destičky

Prakticky veškeré výrobky z kovů se obrábějí pomocí břitových destiček – ať už se jedná o letecký průmysl, výrobu energetických zařízení, nebo oblast spotřebního zboží. Břitové destičky jsou využívány ve velkém měřítku a pro širokou škálu aplikací, od frézování masivních bloků motorů a tvarového obrábění forem využívaných výrobci sportovní obuvi až po obrábění číselníků. Seznam požadavků na břitové destičky je dlouhý: vysoká odolnost proti opotřebení a dlouhá životnost, vysoké rychlosti úběru kovu a maximální spolehlivost, a to i v náročných podmínkách, jako jsou složité dráhy nástrojů nebo hluboké dutiny, špičková výkonnost při obrábění za sucha i za mokra a vynikající kvalita obrobené plochy při dodržení přísných tolerancí.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit