Aufbauvarianten

Man unterscheidet im industriellen Einsatz im wesentlichen zwei verschiedene Aufbauvarianten für Lasersysteme.

Dies sind im Wesentlichen die Scanner basierten Systeme und Flachbettanlagen.

Darüber hinaus gibt es noch Aufbauvarianten für spezielle Anwendungen, wie beispielsweise das Perforieren mittels Laser.

Scanner basierte Laseranlagen

Bei Scanner basierten Lasersystemen wird der Laserstrahl durch den sogenannten Scanner sehr schnell und hochpräzise innerhalb eines definierten Bearbeitungsfeldes abgelenkt.

Das Prinzip ist dabei, daß der Laserstrahl nach dem Verlassen des Resonators üblicherweise zunächst durch eine strahlformende Optik (i.d.R. eine Aufweitoptik) gelenkt wird.

Anschließend wird der Strahl in den sogenannten Scanner - eine Einheit bestehend aus 2 Galvanometern mit Umlenkspiegeln - geleitet. Hier wird der Laserstrahl abgelenkt und anschließend durch eine Fokussierlinse auf das Werkstück projiziert.

Die Fokussierlinse ist üblicherweise als Mehrlinsensystem als sogenannte Planfeldlinse oder f-theta-Objektiv ausgeführt, um auf einem ebenen Werkstück arbeiten zu können.

Je nach Anwendungsfall stehen verschiedene f-theta-Linsen zur Auswahl, es gilt jedoch zu beachten, daß der Laserstrahl im Fokus um so dicker wird, je größer das Bearbeitungsfeld gewählt wird. Ebenso verlängert sich der Fokus-Abstand und es verschlechtert sich die Genauigkeit der Positionierung.

Die Vorteile dieser Aufbauvariante liegen in der sehr schnellen Positionierung des Laserstrahls mit bis zu mehreren Metern pro Sekunde, in der hohen Positioniergeauigkeit mit bis zu <= 10 µm und in der hohen erreichbaren Strahlqualität.

Der wesentliche Nachteil dieser Variante sind die vergleichs weise kleinen Bearbeitungsfeldgrößen.

Flachbett-Laseranlagen

Bei Flachbettanlagen wird der Laserstrahl nach dem Verlassen des Resonators über ein konventionelles xy-Achsensystem mittels einer sogenannten fliegenden Optik abgelenkt.

Diese fliegende Optik besteht aus 2 Umlenkspiegeln, die entlang der x- und y-Achse den Strahl umlenken. Nach der Umlenkung in xy-Ebene wird der Strahl nach unten in eine kurze Fokussieroptik umgelenkt.

Dieser Aufbau scheint zwar technisch interessanter zu sein, birgt aber auch Probleme.

Die Vorteile derartiger Systeme liegen in dem relativ großen Bearbeitungsbereich (bis zu mehreren Quadratmetern möglich) und in dem vergleichsweise günstigen Aufbau.

Wesentliche Nachteile sind aber die vergleichsweise geringe Geschwindigkeit der Strahlablenkung, da im Gegensatz zu Galvanometer-Scannern eine ungleich höhere Masse bewegt werden muss, die deutlich geringere Präzision der Positionierung und als wesentlichster Nachteil die Inhomogenität des Laserstrahls über den gesamten Arbeitsbereich.

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