Industrie Laser Hersteller

Schweißgeräte und Know how rund ums Thema Schweißen

Moderatoren: Alfred, moto4631, Janik

Antworten
Benutzeravatar
Emil2
Beiträge: 2
Registriert: 27. Aug 2019, 21:39
Wohnort/Region: Esslingen

Industrie Laser Hersteller

Beitrag von Emil2 » 8. Sep 2019, 21:09

Hi zusammen,

ich bin froh ein so gutes Forum gefunden zu haben, in dem ich viele nützliche Informationen finde. Vielleicht kann man mir mit meinem Anliegen weiterhelfen. Ich bin sehr vom Laserschweißen angetan. Deshalb möchte ich gern Infos zu unterschiedlichen Herstellern von Industrie Lasern sammeln. Vielleicht kann man mir hier im Forum ein paar gute Hersteller nennen, bzw. empfehlen.

Freue mich auch zahlreiche Informationen zum Thema.

Grüße,

Emil2

Brandmeister
Moderator
Beiträge: 2614
Registriert: 7. Jul 2015, 23:25
Wohnort/Region: nördliches_Rheinland-Pfalz

Re: Industrie Laser Hersteller

Beitrag von Brandmeister » 8. Sep 2019, 22:10

Die Physik gewinnt immer!
Life's a bitch and then you die!

Brandmeister
Moderator
Beiträge: 2614
Registriert: 7. Jul 2015, 23:25
Wohnort/Region: nördliches_Rheinland-Pfalz

Re: Industrie Laser Hersteller

Beitrag von Brandmeister » 8. Sep 2019, 22:10

Die Physik gewinnt immer!
Life's a bitch and then you die!

Herter
Beiträge: 219
Registriert: 31. Mai 2019, 20:31
Wohnort/Region: CH

Re: Industrie Laser Hersteller

Beitrag von Herter » 9. Sep 2019, 09:28

Frage ist was und wie schweissen.

Laserschweissen ist ein sehr breites Gebiet, von Mikroschweisseinrichtungen z.B. über Nd:YAG für Kleineres bis hin zu Hochleistungs Disc, Fiber und klassischen CO2 Laser im Bereich von mehreren kW.

Sehr hohe Laserleistungen (> 8 kW CW) werden zum kontinuirlichem Schweissen eingesetzt und z.T. ebenfalls zum Schneiden.

Lasertyp ist stark anwendungsabhängig: Goldschmied-Schweissarbeiten kann man z.B handgeführt mit einem kleinen Nd:YAG erledigen (sieht ähnlich wie eine Sandstrahlkabine aus), dünne nicht-metallische Werkstoffe kann man oft mit sealed CO2 (bis ca. 200 W) schneiden.
Nebst sealed CO2 und kleinen Laserdioden steigen Preise stark an, sowohl Nd:YAG sowie CO2 sind dann schnell teuer (mehere zehn Tausend EUR bis über 1 Million).

Leider kenn ich die neueren Disc sowie Fiber Laser nicht direkt, die bieten gegenüber klassischen CO2 gewisse Vorteile.

Nd:YAG (damals noch Xe-lampengepumpt, heute sind sie diodengepumpt) sowie grössere mittelspannungs-HF-erregten CO2 Laser mit Gausaufbereitung ab Einzelgase kenne ich besser (nicht zu verwechseln mit Lasern bei denen man ein fertiges Gasgemisch einsetzt).

Das Ganze bei grösseren klassischen CO2 ist allerdings technisch recht aufwendig (Chiller für Rückkühlung, Gasaufbereitung, Gas-Spülung und Entfeuchtung der Kavität, einstellen der Spiegel, der Optiken, usw.). Und auch von der Sicherheit her sind gewisse Regeln strikte einzuhalten wobei Nd:YAG IMO heimtückischer als CO2 ist (CO2 Wellenlänge 10.6 um im IR-Bereich ist einfach abzuschirmen).

Einsatzfertige Laserquellen findet man problemlos, von Dioden über Nd:YAG bis CO2, ist lediglich eine Preisfrage.
Gewisse Maschinenhersteller wie u.a. Trumpf, Bystronic, usw. (Amada weiss ich nicht mehr, ob die den Laser getrennt anbieten) sowie auch Fanuc (Hersteller von CNC Steuerungen, Servoantriebe und insbes. Industrierobotern) sind da bekannt.

Zu den absolut führenden Herstellern ist jedenfalls Rofin zu zählen, die haben einige kleinere Firmen aufgekauft (u.a. Baasel sowie LASAG) und sind mittlerweile mit Schwergewicht Coherent zusammen. Die bieten sowohl gewisse Maschinen wie auch Laserquellen und Komponenten an.

Im Hobbybereich kommt nebst gewissen Laserdioden eigentlich nur self-contained sealed CO2 (auf lebensdauer versiegelte einsatzfertige Glasröhren, die verhältnismnässig einfach zu pumpen sind, jedenfalls im Vgl. zu Mittelspannungs-HF-Erregung) in Frage.
Diodengepumpte Nd:YAG Laser sind zwar einfach im Aufbau, nur ist der Kristall-Stab (sog. Rod) sehr teuer.
CO2 kann man zwar auch basteln, nur ist ein nicht so einfach einen für Bearbeitungszwecke (Schneiden, Schweissen,...) qualitativ ausreichenden Strahl zu erreichen. Das lasen erreichen ist das eine, einen stabilen hochwertigen Strahl erzeugen ist wesentlich anspruchsvoller, insbes. was die Ansteuerung der Erregung sowie die Sauberkeit in der Kavität, die Reinheit der Gase, usw. Verunreinigungen, fehler in der Gasmischunge, unzureichend reine Gase, Feuchtigkeit, usw. führen da sofort zu Probleme.

Strahlführung und Optiken sind auch nicht billig, wobei im niedrigen CO2 Leistungsbereich (hier bis 200 W CW gemeint) es noch erschwinglich bleibt. Zudem müssen bei hohen Leistungen etliche Teile mit Flüssigkeit gekühlt werden.

Nur Schweissen von Metall benötigt ausser für sehr feine Arbeiten schnell mal locker über ein kW (meist einiges darüber) und dazu sind entsprechend teuere Laser erforderlich, die kosten auch Occasion schnell mal über EUR 100'000. Blech schneiden ist so ab 2 kW CW aufwärts sinnvoll möglich, mit 1 kW vielleicht nocht sehr bedingt dünn und langsam, bei 200 W passiert nix. Im Vergleich sind Plasmageräte (auch "High Definition") mit Brenner für CNC Anwendungen weitaus günstiger jedoch viel langsamer bei dünnerem Blech. Wasserstrahl abrasiv ist eine riesen Sauerei was die Reinigung betrifft (IMO) und sollte nur dort eingesetzt werden wo Laser nicht geht oder nicht sinnvoll ist. Theoretisch könnte man relativ einfach eine Wasserstrahlanlage bauen, sofern man die Teile der Pumpe herstellen kann (etwa ähnlich wie Hochdruckhydraulikkomponenenten, nur spielt da Korrosion eine Rolle).
Einfach ist natürlich relativ, meine hier ohne seltene Technologie.

Hier als Beispiel eine ältere Amada Laser CNC, jedoch bereits mit Direkt-Linearantrieb:
https://www.youtube.com/watch?v=K-k6uEEpnxU

Solche Maschinen kann man relativ einfach bauen, da sämtliche Teile (inkl. Kopf) entweder als einbaufertige Komponenten verfügbar oder einfach herstellbar sind. Könnte schon eine CNC Laser planen, nur kostet sowas bis es funktioniert ein paar hundert Tausend bis über eine Million EUR je nach Leistung, Verfahrwege und Automatisierungsgrad im Handling (der Maschinenbau ist hier nicht so komplex, nur sehr teuer da der Unterbau stabil und genau sein muss, Führungen sind meist Kugelumlaufwagen, in Spezialausführungen für hohe Geschwindigkeiten und hohe Beschleunigungen, dazu kann man dann marktgängige CNC Steuerungen einsetzen, die müssen lediglich ausreichend schnelle Achsinterpolationen ermöglichen, die SPS-Funktionen sind klassisch und beinhalten ggf. noch was SIL 3 / PL e / Cat. 4 Sicherheit was No-Aus und Sicherheits-Shutter betrifft, Servoantriebe findet man problemlos, sowohl als direkt wie über Kugelumlaufspindeln).

J-A-U
Beiträge: 1719
Registriert: 11. Jun 2011, 04:03
Wohnort/Region: Hohenlohe

Re: Industrie Laser Hersteller

Beitrag von J-A-U » 9. Sep 2019, 10:10

@Herter: *tldr*
Das Laser einfach zu bauen sind möchte ich nicht direkt verneinen. Aber mit der Sicherheit ist es halt nicht so einfach mal schnell eine paar Komponenten zusammenzuwürfeln und gut ist. Laser wird in der Hinsicht ziemlich hoch aufgehängt. Und es ist nicht nur der hoch konzentrierte Lichtstrahl der da gefährlich ist!

Bleibt auch das Problem das man dann zwar die Maschine hat, den Prozess aber deswegen noch lange nicht im Griff. Die Leute auf Stand zu bringen das sie die Qualität bringen und sie auch kontrollieren können ist nicht eben mal nebenher gemacht.


Was unsere Schweißlaser angeht haben wir nur Rofin CO2 SLAB-Module im Haus. Verbaut in Anlagen von Arnold und einmal Emag (alles Doppelschweisszellen). An anderen Standorten hab ich Geräte gesehen die über 15 Jahre alt sein dürften...

Mehr möcht ich dazu an der Stelle nicht verlieren. Bei so allgemein und eigentlich OT gestellten Fragen schwingt immer Spamverdacht mit.


mfg JAU
No Shift - No Service

Benutzeravatar
Emil2
Beiträge: 2
Registriert: 27. Aug 2019, 21:39
Wohnort/Region: Esslingen

Re: Industrie Laser Hersteller

Beitrag von Emil2 » 10. Sep 2019, 17:44

Wow, vielen Dank für die vielen und auch ausführlichen Infos und Tipps. Trumpf hatte ich schon gefunden und unter anderem auch noch das hier: *Link entfernt*, bin dann aber doch eher von Trumof angetan, aber mal sehen was es sonst noch zu finden gibt. Eigentlich interessieren mich ja auch nur die unterschiedlichen Verfahren.

Vielen Dank Euch schon mal

J-A-U
Beiträge: 1719
Registriert: 11. Jun 2011, 04:03
Wohnort/Region: Hohenlohe

Re: Industrie Laser Hersteller

Beitrag von J-A-U » 10. Sep 2019, 19:08

War ja klar...


:( JAU
No Shift - No Service

cocols
Beiträge: 63
Registriert: 8. Aug 2010, 10:56
Wohnort/Region: Regau-Austria
Wohnort: Regau Austria

Re: Industrie Laser Hersteller

Beitrag von cocols » 11. Sep 2019, 19:14

Obwohl ich mit Laserschweißen nichts am Hut hab , möchte ich mich trotzdrm bei Herter bedanken für die ausführliche Erklärung und Ihn beglückwünschen zu seine Kenntnisse . Ohne solche Leute , würden alle Foren zu grunde gehen. Danke!

Herter
Beiträge: 219
Registriert: 31. Mai 2019, 20:31
Wohnort/Region: CH

Re: Industrie Laser Hersteller

Beitrag von Herter » 12. Sep 2019, 01:44

Thema ist dennoch allgemein interessant.

Bei Nd:YAG habe ich vor langer Zeit u.a. an der Systemntegration mitgearbeitet, u.a. was das Interfacing der Steuerung der Laserquelle betrifft. Die Steuerung selbst was nicht so komplex, da ja damals optisch über Xenon-Lampen gepumpt wurde. Ob der geswitcht war, weiss ich nicht mehr.

CO2 im oberen Leistungsbereich kenn ich besser, ist allerdings schon lange her. Eigentlich hätte ich damals alte Optikteile wie Resonator-Spiegel, Umlenkspiegel, Austrittsfenster (Selen ist giftig jedoch in Blockform nicht gefährlich, nur Pulver und Splitter sollte man nicht einnehmen), usw. zu Hause nehmen sollen, da die entsorgt wurden. Auch wenn nicht mehr industriell nutzbar hätten die fürs Basteln noch ausgereicht.

Hier findet man diverse Infos über Laser-Basteleien:
https://www.repairfaq.org/sam/laserexp.htm

Was ich meinte, ist, dass gewisse CO2 Typen relativ einfach zu basteln sind, d.h. insoweit, dass man ein Lasen überhaupt erreicht. Eine ausser zum Papier anzuzünden brauchbare Strahlqualität zu erreichen ist weitaus heikler.

Hier ist noch ein Artikel von 1999:
https://www.laserfocusworld.com/lasers- ... ower-arena

Die 200 W Obergrenze, die ich erwähnte betrifft billige auf lebensdauer versiegelte Glasröhren, die nahezu allesamt aus China kommen. Die ersetzt man einfach, da sie nicht gewartet werden können, da muss mechanisch auch nichts an der Röhre eingestellt werden, da Spiegel und Austrittsfenster fest montiert sind. Kenn die allerdings wenig, habe diverse gesehen und auch in der Hand gehabt, jedoch keine Praxiserfahrung mit den entsprechenden CNC Geräten (findet man massenhaft auf eBay, usw.).
Für einfache Arbeiten wie Gravieren und Schneiden (schneidet nur dünneres Material und bei Metall vermutlich kaum mehr als Folien) ist dies eigentlich die einzige für Hobbyeinsatz erschwingliche Lösung (ausser vielleicht gewisse Diodentypen, nur sind dort die Formgebungsoptik des Strahls sowie die Kühlung heikel, wobei Dioden pro Watt viel teuerer als sealed CO2 sind).

Bzgl. Strahlführung kommt im Hobbybereich eigentlich nur das bewegte Werkstück mit festem Strahl (d.h. der Focuspunkt bewegt sich nicht) sowie fliegende Optik bei der der Strahl meist rechtwinklig abgelenkt wird und sich dabei gewisse Ablenkspiegel relativ langsam (so etwa wie im obigen Video) in einem kartesischen CNC-System bewegt werden.

Galvano-Scanner (Ablenkspiegelsysteme, die elektromagnetisch angetrieben werden) sind die übliche Lösung z.B. für Beschriftungsanwendungen sowie additive Manufacturing. Nur sind die Ablenksysteme sehr teuer und dazu kommt noch ein ebenfalls sehr teueres f-Theta Objektiv, die den Fokusierungspunkt des Strahls auf einer Ebene hält unabhängig vom Ablenkungswinkel (sonste wäre die Fokussierungsfläche kugelförmig).

Bekannter Hersteller von Galvanoscannern:
https://www.cambridgetechnology.com/pro ... er-scanner

(die haben ebenfalls General Scanning übernommen, im Rahmen eines Projektes habe ich mich früher mal mit x/y-Scannern befasst).
Für akusto-optische Systeme sind die Ablenkungswinkel für solche Anwendungen zu klein.


Die industriellen Hochleistungs-CO2-Lasertypen, die ich besser kannte waren sehr komplexe Geräte. Das Grundprinzip ist zwar relativ einfach, nur ist die Ausführung in der Praxis sehr aufwendig. Bereits die Rückkühlung einer Laserquelle mit ca. 100 kW thermisch benötigt einen beachtlichen Chiller. Auch die Radiofrequenz-Erregung im entsprechenden Leistungsbereich ist alles andere als eine Bastelei.
OEM-Ansteuerung war volldigital und als Doppeleuropakarten aufgebaut. Türen der Mittelspannungselektronik erfordern Sicherheitsverriegelungen, usw.
Auch die Wartung muss extrem sorgfältig erfolgen, damals wurde betriebsintern gewartet, inkl. Strahleinstellung, Leistungmessung, usw. Bereits das reinigen der Optiken ist nicht ganz so einfach. Die Elektrotechnik war sehr gut konzipiert, das Fernwartungsmodem (damals noch per Dial-Up) habe ich mich jedoch stets strikte geweigert anzuschliessen. War stets gegen Zugriffsmöglichkeiten von aussen über Telecom-Systeme und diesbezüglich habe ich meine Meinung bis heute nicht geändert.
Gewisse Komponenten wie insbes. der Querstromlüfter sind sehr teuer. In der Kavität müssen eigentlich Reinraumbedingungen herrschen, deshalb sind Arbeiten bei geöffnetem Resonator auch mit Sorgfalt zu verrichten und danach ist eine spezielle Prozedur für die Betriebsaufnahme zu befolgen.
Bei längeren Standzeiten wird automatisch inertisiert. Das Laser-Prozessleitsystem war damals bereits recht aufwendig ausgeführt (lief noch unter einem hoch stabilen MS Windows NT (IIRC 3.51)).

Fazit ist: CO2 Laser kann man schon basteln, einen brauchbaren Strahl erreichen ist jedoch alles andere als trivial. Die Ansteuerung und Leistungselektronik sind noch machbar obwohl teuer, die Ganze Resonator-Hardware, mit Lüfter, usw. ist jedoch komplex und auch die Firmware für die volldigitale Ansteuerung der Leistungshableiter ist ebenfalls aufwendig. Dazu kommt dann noch die EMV Prüfung, usw.

Antworten