Témata
Reklama

Lasery pro značení plastů, řezání skla, svařování mědi

Nejen na veletrhu v Mnichově, kam přehlídka laserů z podstaty patří, představila společnost Trumpf lasery s různými možnostmi aplikací. Potkáme je i na brněnském veletrhu.

UV laser pro značení plastů

Nový typ UV laseru TruMark 3330 kromě značení skla, keramiky a organických materiálů je nejvhodnější pro značení plastů. Je vybaven účinným vzduchovým chlazením, což vede ke značně nižším nárokům na údržbu a tím k nižším provozním nákladům laseru. Mimo jiné je díky své otevřené architektuře rozhraní a tzv. připojení Plug and Produce flexibilní v použití, lze jej snadno integrovat do nových nebo stávajících výrobních linek a může komunikovat s komponenty ve výrobním systému přes všechna běžná rozhraní, jako například ProfiBus, ProfiNet nebo EtherCAT. Pro řadu TruMark 3000 jsou novinkou také zabudované skenerové optiky nabízející vyšší přesnost a větší dynamiku, což se pozitivně projeví na vyšší produktivitě laseru a zvýšení kvality značení.

Reklama
Reklama
Reklama
S vlnovou délkou 355 nanometrů je TruMark 3330 ideální pro popisování umělých hmot.

Vyšší kontrast díky UV světlu

S vlnovou délkou 355 nanometrů je tento laser vhodný k popisování plastů. Plasty absorbují energii krátkovlnného UV světla mnohem lépe než infračervené laserové záření; tato skutečnost eliminuje nutnost použití drahých aditiv. Vzhledem k tomu UV laser nabízí výrazně kontrastnější značení při optimální kvalitě popisu a současně vyšší rychlosti opracování. Díky vysoké kvalitě paprsku M2<1,5 lze laserový paprsek zaostřit do velmi malého bodu. Výkon laseru absorbovaný materiálem vede k převážně fotochemické reakci v plastu. Tento způsob zpracování je mimořádně šetrný k materiálu a přináší velmi dobrou kvalitu povrchu. Současně vynikající stabilita pulzů stroje TruMark 3330 zajišťuje spolehlivě reprodukovatelné výsledky obrábění a konstantní vysokou kvalitu značení.

Pracovní stanice pro značení dílů střední velikosti

Nová TruMark Station 3000 rozšiřuje současné portfolio značících pracovních stanic 1000, 5000 a 7000. Je určena zejména uživatelům, kteří potřebují zajistit zpětnou sledovatelnost (traceabilitu) v malých a středně velkých sériích a kteří chtějí integrovat systém značení do vlastní výroby. Laserová bezpečnostní třída 1 přitom zaručuje uživateli vysokou ochranu. Pracovní stanice má velký vnitřní prostor, který může pojmout komponenty o rozměrech až 350 x 450 x 200 milimetrů a hmotnosti maximálně dvanáct kilogramů. V případě potřeby lze sejmout boční stěny kabiny, což umožňuje integraci pracovní stanice do výrobní linky nebo alternativně značení větších komponent. Motorizovaná, softwarově řízená osa umožňuje nejen pohodlné umisťování obrobků, ale také zajišťuje perfektní nastavení požadované ohniskové vzdálenosti. Na přání může být pracovní stanice vybavena také rotační osou.

Laserová optika TOP Cleave pro řezání skla dosahuje rychlosti řezání až k jednomu metru za sekundu.

Bez ohledu na to, zda operátor obsluhuje stroj vsedě či vestoje, je stanice použitelná jako kompaktní desktopová nebo samostatně stojící varianta s podstavou. Podle požadavků lze instalovat všechny značicí lasery Trumpf řady TruMark 1000, 3000 a 5000. Jako volitelné příslušenství je také k dispozici odsávací jednotka s filtrací.

Řezat stokrát rychleji sklo milimetrové tloušťky

Lasery s ultrakrátkými pulzy dělí průhledné materiály v elektronickém průmyslu – s nově vyvinutou optikou TOP Cleave nyní dokonce rychlostí jednoho metru za sekundu. Výkonný laser s ultrakrátkými pulzy TruMicro 5080 řeže dokonce i sklo o milimetrové tloušťce.

Konstantní kvalita svaru nezávislá na vlastnostech měděného povrchu je dosahována diskovým laserem TruDisk 421 pulse.

Chtít zpracovávat sklo světlem – to se zdá zprvu jako bláznivý nápad. Zjevnou vlastností skla je koneckonců schopnost propouštět světlo. Převážně infračervené paprsky pevnolátkového laseru proto tabulkou skla jednoduše projdou. U laserového světla s ultrakrátkými pulzy v oblasti pikosekund a femtosekund to tak však není: vysoká prostorová a časová hustota fotonů v pulzech mění absorpční mechanismus transparentních materiálů. Safír a sklo se tak stávají perfektně opracovatelnými pro laserové paprsky.

Turbo pro materiálové modifikace ve skle

Namísto toho, aby se sklo řezalo po tenkých vrstvách a postupovalo se pulz po pulzu, existuje odnedávna elegantní postup řezání tenkých tvrzených skel, např. pro displeje chytrých telefonů: modifikace materiálu. Ultrakrátké pulzní laserové paprsky zaostřují dovnitř skla a modifikují tam úzkou zónu podél požadované linie řezání. Změna způsobí vnitřní napětí, sklo se odtrhne kontrolovaně a hladce na setinu milimetru přesně – a to v libovolných křivkách. Jedná se o optiku, která proces řezání skla stokrát zrychluje: TOP Cleave. Rozděluje intenzitu laserového světla stejnoměrně podél osy paprsku. Tím se fokus natáhne do délky – z bodu se stane zaostřená ohnisková úsečka. Tímto projíždějí laserové paprsky sklo nikoliv vrstvu po vrstvě, nýbrž modifikují jedním přejetím – podle energie pulzů – kompletní vnitřní dělicí plochu skleněné tabulky silné až 700 mikrometrů. Výkonné TruMicro lasery se dostanou při této tloušťce s TOP Cleave optikou na rychlost řezání až k jednomu metru za sekundu.

Dělení skla o tloušťce milimetru

Laser TruMicro 5080 poskytuje opakovací kmitočet až 1 000 kHz a pulzy až 500 mikrojoulů, což jsou pulzy s nejvyšší energií při využití laserů s ultrakrátkými pulzy v průmyslu. Laser disponuje středním výkonem přes 150 wattů – to ho činí extrémně silným pro všechny aplikace. TOP Cleave optika může rozložit vysoký výkon laseru na tak dlouhé úsečce ohniska, že laserové světlo řeže skla o tloušťce větší než jeden milimetr modifikovaným způsobem.

TruMicro 5080 existuje i jako femtosekundový laser. Je to první průmyslový laser, který dokáže vyrábět femtosekundové pulzy se zelenou vlnovou délkou. Tím se spojí to nejlepší ze dvou světů: Navzdory vysoké špičkové intenzitě vnášejí femtosekundové laserové pulzy ještě méně termické energie do opracovávaného dílu než pikosekundové pulzy a hodí se tím zejména k extrémně jemnému opracování kovů nebo teplotně citlivých materiálů a speciálních fólií. Zelené světlo se dá zaostřovat na velice malé ohnisko. Zelené paprsky mají větší Rayleigh délku než infračervené světlo a tím větší hloubku ostrosti. Proto se laser hodí především pro vrtání extrémně jemných a precizních otvorů, například ve vstřikovacích tryskách.

Další výhoda: TruMicro 5080 je snadno integrovatelný do průmyslových strojů a údržba se dá provádět uvnitř těchto strojů. Demontáž dílů a seřizování vedení paprsku odpadá. K tomu slouží nový technický koncept: Všechny komponenty vztahující se k údržbě a výměně – např. elektrická vedení, chladicí vedení, elektronika nebo optický prostor – jsou snadno přístupné. To snižuje dobu odstávky obráběcího stroje a zvyšuje jeho hospodárnost.

Laserové Lift-Off

Dalším využitím TruMicro laseru je laserová metoda lift-off pro pružné fóliové displeje. Zahnuté pevné displeje – a v budoucnu volně ohybatelné – jsou na vzestupu, zejména pro takzvané wearables: chytré přístroje, které se nosí na těle, například jako brýle nebo náramek. Za tím účelem nanáší elektronický průmysl na nosné skleněné desky vrstvu polyimidu; vysušený plast tvoří potom substrát pro ohebné displeje. Na polyimid se nanesou organické světelné diody (OLED). Po potažení má být pružný displej uvolněn ze skleněné nosné desky. K tomu skenuje laserový paprsek ze zadní strany nosným sklem polyimidovou fólii displeje. Zahřeje fólii, ta ztratí přilnavost a uvolní se. Citlivé OLED zůstanou procesem zcela nedotčeny.

Na veletrhu představí Trumpf pro tuto metodu pevnolátkový laser TruMicro 7370. Na rozdíl od pro tuto aplikaci doposud obvyklých excimerových laserů je tento zdroj paprsku velmi nenáročný na údržbu, zvyšuje disponibilní provozní dobu a snižuje výrobní náklady. Velmi krátké pulzy zvyšují účinnost procesu, neboť jednotlivý pulz může zpracovávat větší plochu. Laser pracuje velmi precizně a bezpečně. O to se stará mezi jiným vysoká stabilita pulzní energie, jakož i časového sledu pulzů. Obojí je zajištěno speciální technikou synchronizace pulzů. Zabudovaný řídicí okruh přináší dodatečnou stabilitu do celého procesu aplikace.

Pulzní zelený laser na svařování mědi

Vysoká reprodukovatelnost, minimální rozstřik taveniny – a to nezávisle na vlastnostech povrchu: Tak se podaří účinné svařování mědi pomocí nového TruDisku 421 pulse.

TruMicro 5080 je v současnosti nejsilnější průmyslový laser s ultrakrátkými pulzy. Laser disponuje středním výkonem přes 150 wattů.

Pulzní zelený laser byl vyvinut na efektivní svařování mědi. Představitelem je TruDisk 421 pulse, diskový laser, který pracuje v pulzním provozním režimu se 400 watty středního výkonu a emituje laserové světlo v zelené vlnové délce 515 nanometrů. Řeší problémy, které vznikají při svařování mědi s infračerveným laserem.

Problém je infračervený

Jako vynikající vodič tepla a proudu je měď všestranný kov, který vykazuje své přednosti v nejrůznějších branžích. Vedle lékařské techniky, automobilového, chemického a potravinářského průmyslu nelze měď opominout především v elektronice a elektrotechnice, neboť měď je nejdůležitější materiál k vedení elektrického proudu. Na základě požadavků po stále menších a výkonnějších elektronických součástkách stoupají i požadavky na výrobní a spojovací techniku měděných dílů.

Při laserovém svařování mědi se dnes obvykle používají lasery s infračervenou vlnovou délkou. Dvě největší výzvy přitom jsou: dobrá reprodukovatelnost svaru a minimální rozstřik tavenin. Měď vykazuje při vlnové délce 1 000 nanometrů (IR) vysoce reflexní vlastnosti. Stabilní svary se dají zajistit – nezávisle na struktuře povrchu – jen v určité a pro průmysl nedostatečné míře. Z hlubokého svařování může tavenina způsobovat rozstřik, který poškodí součástku a v nejhorším případě vede ke zkratům na deskách. Jak se dají tyto dva problémy vyřešit? Dají se minimalizovat tím, že se vhodně přizpůsobí parametry laseru, jako je rozložení hustoty výkonu, rozložení výkonu pulzů v čase a tvar parního kanálu. Co se nedá ovlivnit, je povrchové napětí a viskozita mědi. Obě vlastnosti jsou ve srovnání s ocelí menší, což vede k méně stabilní tavicí lázni. K tomu přichází vyšší ztráta energie kvůli vysoké tepelné vodivosti mědi.

Řešení je zelené a pulzní

Aby bylo možné vyrobit zelenou vlnovou délku v TruDisku 421 pulse, dochází v laserovém rezonátoru ke zdvojnásobení frekvence laserového paprsku. Zde jsou výhody zeleného laseru mnohostranné. Měď absorbuje zelenou vlnovou délku zřetelně lépe než infračervenou. Protože materiál tak dosáhne teploty tavení rychleji, startuje rychleji i svařovací proces a je zapotřebí menší výkon laseru. Zatímco infračervený laser pracuje se špičkovým pulzním výkonem 2,6 kilowattu, stačí u zeleného laseru pro stejný svar 1,4 kilowattu. Proces je energeticky účinnější. Zelený laser zlepšuje i reprodukovatelnost výsledků svařování: Je jedno, zda je povrch zoxidovaný, broušený, pískovaný, drsný nebo vyleštěný – pomocí zeleného laserového paprsku se dají vytvořit svary mědi ve stabilní kvalitě. To je dáno mimo jiné i tím, že absorpce laseru je při pokojové teplotě nezávislá na vlastnostech povrchu. Použití přídavných plynů, jako je argon nebo dusík, napomáhá ke kvalitnějšímu svarovému švu. Tyto dodatečné plyny mohou být účelně využity jen při svařování zeleným laserem, protože při infračerveném laserovém paprsku odráží tavený povrch díky plynům více a při svařování by byl nutný ještě vyšší výkon laseru.

Marcela Náhlovská

TRUMPF Praha

marcela.nahlovska@cz.trumpf.com

www.cz.trumpf.com

Firma:Trumpf, umístění na MSV: pavilon B, stánek 40

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 151053
Datum: 10. 09. 2015
Rubrika: Trendy / MSV 2015
Autor:
Firmy
Související články
Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Prostor pro laserovou automatizace je stále obrovský

Česká společnost Lascam systems se zabývá zejména dodávkami laserových zařízení pro obrábění kovů a plastů. Byla včas u rozvoje moderních laserových technologií a dnes pomáhá firmám s integrací laserových aplikací do výrobních procesů. Podle slov obchodního ředitele společnosti Karola Flimela se považují spíše za dodavatele řešení než distributora jednotlivých zařízení a za největší výzvu považují složité inovativní projekty, které přinášejí nový způsob výroby.

Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

Související články
V nejisté době je univerzálnost řešením

Automatizace průmyslových procesů řeší problémy s nedostatkem kvalifikované pracovní síly, nahrazuje fyzicky namáhavou či zdravotně škodlivou činnost, snižuje chybovost lidského faktoru, zkracuje výrobní časy a v konečném důsledku přispívá ke zvýšení kvality a zisku. Nejen toto je pro ředitele společnosti Acam Solution Ing. Pavla Bortlíka a jeho tým motivace, ale i zábava. Za relativně krátkou dobu na trhu se firma stala, ať už napřímo, či přes své obchodní partnery, dodavatelem společností jako Volkswagen, Toyota, Olympus, Škoda Auto, Edwards, TE, BOSH, Heinze Gruppe, Woco STV či Fanuc a nyní přichází s řešením vhodným nejen pro velké výrobce, ale také pro malé a střední podniky – s univerzální robotickou buňkou HXG. Důležitým komponentem v této buňce je mimo jiné systém pro upínání nulového bodu VERO-S od společnosti Schunk.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Špičkové technologie dnes i zítra

Společnost Trumpf je renomovaný výrobce technologií na zpracování plechů a profilů a laserů pro průmysl. Výrobní historie se pomalu blíží celé stovce let a česká pobočka s obratem zhruba sto milionů eur za rok patří k důležitým průmyslovým hráčům nejen na českém trhu. Bylo proto jasnou volbou požádat ředitele společnosti Trumpf Praha Romana Haltufa, aby čtenářům MM Průmyslového spektra prozradil, kam se vývoj v tomto nepostradatelném oboru za minulá léta posunul.

Výrobní laserové technologie

Výrobní laserové technologie lze dělit mnoha způsoby-, podle použitého výkonu, délky pulzu nebo interakce s materiálem. Nejjednodušší způsob rozdělení laserových technologií je do tří skupin: dělení a odebírání materiálu, spojování materiálu a úprava povrchu materiálu. Vzhledem k rozmanitosti využití laseru není toto dělení zcela jednoznačné a existuje několik dalších technologií, které se nacházejí mezi těmito kategoriemi.

Solární článek Amorton na Amperu

Kromě nových technologií v oblasti automatizační techniky, elektromechanických i polovodičových relé bude společnost Panasonic na Amperu 2019 představovat amorfní křemíkový solární článek - Amorton. Tento unikátní zdroj energie s dostatečným výkonem pro napájení elektroniky nezatěžuje životní prostředí žádnými CO2 či jinými skleníkovými plyny a je tak ideální ekologickou alternativou standardních baterií.

Laserová technologie Platino pro každého

Nová verze fiber laseru Platino od italského výrobce Prima Power je jeden z nejúspěšnějších produktů z celého portfolia společnosti. 2D laser postavený na více než konsolidované platformě ze syntetického granitu má na kontě více než 2 000 instalací po celém světě. Stroj byl vybaven a aktualizován důležitými technologickými inovacemi, které přispívají k tomu, že je ještě rychlejší, spolehlivější a produktivnější.

Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

Automatizované pracoviště elektroerozivního obrábění

Společnost Mesit foundry má za sebou šedesátiletou zkušenost z výroby odlitků metodou vytavitelného voskového modelu a více jak padesátiletou historii výroby vstřikovacích forem. V současnosti je dodavatelem kvalitních vstřikovacích forem pro plasty a forem pro přesné lití kovů, které využívají zákazníci, například při dodávkách největším světovým automobilkám.

Značení s Mopa lasery

V posledních letech se lasery stávají dominantním způsobem značení produktů. V oblasti značicích technologií kontinuálně dochází k inovacím a lasery tak nahrazují čím dál více konvenční technologie.

Velmi rychlá dvojčata

SolidCAM a InventorCAM jsou jeden a tentýž CAM program integrovaný v různých CADech (SolidWorks a Autodesk Inventor), proto má smysl mluvit o obou najednou. Neliší se funkčně totiž opravdu vůbec, pouze je uživatel ovládá ve svém oblíbeném CADu.

Laserové svařování jako inovace napříč průmysly

Všeobecný tlak na automatizování výrobních procesů a udržení jejich stability řadí postupný přechod na laserové svařování mezi nezbytné kroky k inovaci. Dnes už svařování laserem používá celá řada výrobních závodů ze širokého spektra průmyslů včetně automobilového, leteckého, lékařského a dalších. Laserové svařování se stává stále více preferovanou technologií napříč veškerými odvětvími v průmyslu hlavně kvůli tomu, že svar vzniká intenzivním lokálním zahřátím materiálu ve velmi krátkém čase – v řádu milisekund.

Stroj na středění klikových hřídelí

Je všeobecně známo, že kliková hřídel je jednou z nejkritičtějších součástek motoru s vnitřním spalováním a jedním z nejsložitějších a nejkomplexnějších dílů z hlediska obrábění. Potřeba přesného vyvážení klikové hřídele, která je rozhodujícím faktorem pro celkovou účinnost motoru, se stala ještě důležitější, jelikož výrobci automobilů usilují o snižování emisí CO2 prostřednictvím lepšího výkonu motoru a strategií spočívajících v odlehčování. Díky různým vylepšením, kterých se v průběhu let dosáhlo v procesech kování a odlévání, už mají neopracované komponenty klikové hřídele téměř požadovaný tvar s mnohem menším množstvím přebývajícího materiálu. To znamená, že na konečné klikové hřídeli je třeba obrábět méně částí. Přináší to s sebou také zvýšenou potřebu přesného vyvážení se zmenšenou velikostí protizávaží, které se při vytváření těžiště často provádí.

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