Nye muligheder fra mikro- til makrobearbejdning
IPU har med en række Technology Update eftermiddage på DTU i Lyngby givet - og giver fortsat - interesserede fra såvel industri som forskning mulighed for indblik i og information om state of the art på forskellige teknologi-områder. Således var temaet senest nye lasere og deres mangfoldighed af anvendelser. Et tema, der netop har metalindustriens store bevågenhed i disse år.
Temaet lasere til makrobearbejdning, herunder laserskæring og svejsning, blev præsenteret af senioringeniør Flemming Ove Olsen og Klaus Schütt Hansen, der begge arbejder med formning af højintense laserstråler af høj kvalitet, - her fiberlasere.
Flemming Olsen indledte med at slå fast at lasere til brug i industrien anvendes til mange forskellige processer fra svejsning over skæring til cladding, hærdning, boring, gravering, mærkning, lodning og sintring, hvorfor man også på verdensplan i 2011 har kunnet notere et salg på cirka 7 milliarder US-dollar, hvoraf de 3,2 milliarder omfatter lasere til skæring.
Dette marked er stadig domineret af CO2 lasere med et anslået salg sidste år på 4000, mens fiberlasere for året anslås til beskedne 700 enheder. Men fiberlaseren med dens højintense laserstråle og klare fordele som 30 procent virkningsgrad, meget lavt energiforbrug og beskedne udgifter til vedligehold er stærkt på vej ind på markedet - også det danske, hvor der alene inden for det sidste halvår er solgt et pænt antal maskiner til laserskæring af stål og metalplade. Tidligere professor i laserteknologi på DTU, Flemming Olsen, gennemgik de mest anvendte lasersystemer til makroskæring som CO2 lasere, fiberlaser, disclaser og lampepumpet ND:YAG lasere og fastslog at den vigtigste nyhed i de senere år, inden for laser til makrobearbejdning, er fiberlaseren. Den leveres blandt andet fra firmaet IPG i dag med op til 10 kW i single mode og i multimode op til 100 kW.
Fiberlaseren til makrobearbejdning blev i øvrigt publiceret for en større offentlighed i 2003. Pioneren var den russiske videnskabsmand Valentin Gaponsev, der også grundlagde firmaet IPG i USA.
Fiberlaseren, men også disclaseren, er CO2 laseren overlegen i skærehastighed i tyndpladeområdet op til 4-5 mm. Det fremgik tydeligt af et vist diagram for skærehastigheder, hvori indgik en 4 kW IPG fiberlaser, en 4 kW Trumpf disclaser og 3 kW CO2 Slab laser fra Rofin Sinar. Til gengæld er CO2 laseren stadig universel for alle pladetykkelser op til 30 mm.Ÿ
Dansk fiberlaser forskning
Fiberlasere til makrobearbejdning tager i disse år stigende markedsandele. Men de har problemer med skæring i tykkere materialer under høje hastigheder.
Problemet ligger, som tidligere omtalt her i J&M, i smelteafgangen under skæringen. Med en for fiberlaseren typisk smal skærekærv som følge af laserstrålens lille diameter, og en svagere plasma effekt på smelten, hæmmes smelteafgangen og dermed skærehastigheden, og kan i tykkere plade forårsage en mere ru skærekant hvis noget af smelten løber rundt om laserstrålen. (se illustration)
Finansieret af Højteknologifonden arbejder et hold forskere sammen med Flemming Olsen på at løse det problem med et patenteret flerstrålesystem, der dels skal skabe en større kærvbredde og dels inddæmme og styre smelteafgangen og sikre et højere damptryk. Man taler om et muligt tryk på helt op til 50 bar.
Det er et spændende arbejde der starter i et nyetableret dansk forskningslaboratorium ved Ålborg Universitet her i foråret 2012. Opnår man det forventede resultat, kan det med en helt ny type dansk udviklet skærehoveder få enorm betydning med hensyn til skærehastighed og skærekantkvalitet for bearbejdning af tykkere plade med fiberlasere.
Hør om fiberlaser på Metal 2012 i Fredericia.
Hvis du vil høre om den danske fiberlaserforskning fra hestens egen mund som man siger, så er det en rigtig god ide at afsætte tid til at deltage i det fiberlaserseminar som ATV- Semap afholder med deltagelse af såvel maskinleverandører som forskerne fra Ålborg universitet på Metal 2012 på udstillingens sidste dag torsdag d. 26 April fra 10.00 – 12.30.
