Laser-Zoom-Prozesskopf für die Oberflächenbearbeitung

Die LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH hat im Rahmen eines Forschungsprojektes einen neuen, kompakten Laserkopf entwickelt, der die flexible Bearbeitung von Oberflächen der unterschiedlichsten Art ermöglicht. Der neue Laser-Zoom-Prozesskopf ist 148 mm lang, besitzt einen Durchmesser von 50 mm und sein Gehäuse besteht aus Aluminium. Der Prozesskopf wurde als neues Strahlformungsmodul im Rahmen des ALPS-Projektes („Angepasste Laserprozesse für Siliziumsolarzellen“) für die Oberflächenbearbeitung entwickelt.

Der Prototyp formt trotz seiner geringen Größe eine Dauerleistung von 1,0 kW (maximale Kurzzeitleistung: 2,5 kW) aus einer Glasfaser in einen Linienfokus um. „Es handelt sich um einen sehr kompakten Prozesskopf, für den vor allem die Zoomverstellung spricht“, erklärt Dr. Thomas Mitra, Abteilungsleiter Entwicklung Mikrooptik. „Mit dem Neuling lässt sich die Linienlänge während der Bearbeitung gezielt verändern. So lässt sich der Laserstrahl entlang von Konturen nachführen oder an einzelne Werkstücke anpassen.“ Wegen der schnellen und einfachen Verstellbarkeit des Zooms während der Bearbeitung sinken die Rüstzeiten: Das macht den Prozess flexibler und ermöglicht so auch das wirtschaftliche Lasern von Werkstücken in kleinen Losgrößen. „Die besonders kompakte Bauform wurde durch ein neues optisches Konzept möglich, bei dem die Homogenisierung und Längeneinstellung direkt mit Hilfe von zwei speziellen Mikrooptiken erfolgt. Klassische Aufbauten homogenisieren zuerst mit Mikrooptiken und benötigen dazu noch typisch drei weitere Optiken, um in einer Achse die Linienlänge einzustellen“, erläutert Dr. Mitra.

Das zunächst für die Produktion von Solarzellen entwickelte Konzept (Wellenlänge 808 bis 1064 nm) lässt sich zudem beim Kunststoffschweißen nutzen um die Linien individuell in Breite (0,2 bis 0,6 mm) oder Länge (4 bis 12 mm) an das Werkstück anzupassen – ohne Wechsel des Lasers oder Austauschen des Prozesskopfes. Wegen des kompakten und leichten Aufbaus lässt sich das neue Strahlwerkzeug auch einfach auf einen Roboterarm und Verschiebetisch montieren. Auf dieser Basis entwickelt LIMO aktuell weitere Strahlformungsmodule für eine Leistung von 6 bzw. 10 kW, die sich dann dank motorisierter Zoom-Verstellung auch für automatisierte Prozesse eignen und größere, frei einstellbare Profile (auch in zwei Achsen) ermöglichen. 

Kontakt: Dr. Thomas Mitra, LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH                           
t.mitra@limo.de