Naar een doorbraak van de directe diodelaser - artikel

Plant & Factory 22/10/2018 10:36:02

“Directe diodelasers (DDL) zijn licht én compact. Omwille van hun hoge automatisatiegraad hebben ze het potentieel om goedkoper te worden dan fiberlasers”, aldus dr. Gonçalo Costa Rodrigues.

Lees hieronder verder   
Verwant

Nieuwe Southco thread-in veerbelaste plunjer voor dunne panelen - techniek

Omron introduceert E2E NEXT-serie benaderingsschakelaars - techniek

Eeuweling Niko is Factory of the Future - artikel

6 nieuwe tech start-ups opgenomen in imec.istart programma

Met Beckhoff naar Industrie 4.0 - advertorial

Autec lanceert Compact radiografische zender - techniek

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Building a Future-Proof Belgium

Katoennatie Zaal E4 - Kallo

dinsdag 18 juni 2019

Siemens TIA Portal V15.1

Webinar Siemens

dinsdag 18 juni 2019

Rittal vakseminarie stroomverdeling

Lokeren

donderdag 20 juni 2019

Business Software Event 2019

Mikrocentrum, Veldhoven (NL)

donderdag 20 juni 2019

Aan de slag met de EPLAN-cloudoplossingen

Webinar

vrijdag 21 juni 2019

SENSOR+TEST 2019

Nuremberg (D)

van 25/06/2019 tot 27/06/2019

Keuze van de redactie

(13/6) Machinebouw- en mechatronicalabs voor maakbedrijven klaar voor gebruik

(13/6) 6 bedrijven genomineerd voor Leeuw van de Export 2019

(11/6) DHL Express investeert in distributiecentrum in Roeselare

(11/6) Acht EU-landen krijgen nieuwe supercomputers

(6/6) Jobhoppen mee in de hand gewerkt door werkgevers

(5/6) Ontex installeert zonnedak van 2,2 MWp

>> Meer blikvangers

Download het artikel in

ENGINEERINGNET.BE - Hij behaalde onlangs aan de Faculteit voor Ingenieurswetenschappen van de KU Leuven zijn doctoraat (PhD) in Mechanical Engineering met de thesis ‘Laser Cutting with Direct Diode Lasers – Opportunities in Polarization and Beam Shaping’. (*)

Op de komende editie van Euroblech, de tweejaarlijkse internationale vakbeurs voor plaatbewerking in Hannover, zullen de producenten van lasersnijmachines hun nieuwste ontwikkelingen op het vlak van snijtechniek voor plaatmateriaal laten zien. Eén van de zekerheden: de typische CO2-laser verliest verder terrein én het marktaandeel van de vastestoflasers (de disklaser, de fiberlaser en de directe diodelaser) neemt sterk toe.

Waar de verhouding CO2-laser ten opzichte van fiberlaser voorheen 95% versus 5 % was, zijn de percentages de voorbije jaren omgekeerd. Ook de snijkantkwaliteit van de fiberlaser is sterk verbeterd. De ontwikkeling van krachtige laserdiodes en nieuwe koelconcepten resulteerden in disk-, fiber- en DDL-lasers met een hoge straalkwaliteit en een dito vermogen. In tegenstelling tot de fiberlaser, die zich vooral richt op het snijden van dunne plaat, is de DDL-technologie vooral geschikt voor het snijden van plaatmateriaal van (middel)grote diktes.


Vergelijking tussen de snijkwaliteit van CO2 snijden van staal (links) en het gebruik van DDL-technologie bij het snijden van inox (rechts) (Bron: G. Costa Rodrigues and J.R. Duflou (2017). Opportunities in laser cutting with direct diode laser configurations. CIRP Annals - Manufacturing Technology 66)

Fiber versus diode
Bij de directe diodelaser (DDL) technologie worden diodes rechtstreeks aangewend. De amplifier of versterker, die gebruikt wordt in de fiberlaser technologie, wordt geëlimineerd. Hierdoor wordt de werking van de directe diodelaser, een kleine en betrouwbare laserbron die zijn goede straalkwaliteit behoudt, efficiënter en sneller. Deze geïnjecteerde diodelaser onderscheidt zich van de optisch gepompte diodelaser die eenvoudiger te produceren is. “Fiberlasers hebben een hoge helderheid die kan worden aangewend om de laserstraalkwaliteit van diodelasers te wijzigen/verbeteren.


Directe diodelasers hebben het potentieel om de goedkoopste lasers, goedkoper dan fiberlasers  te worden, omwille van hun hoge automatisatiegraad. Ze onderscheiden zich van andere soorten lasers, onder meer door hun potentieel om te werken met verschillende golflengtes en met polarisatie (voor laserstraalvorming)”, aldus dr. Gonçalo Costa Rodrigues. “In de eerste twee jaar van mijn onderzoek ging de focus vooral naar de opbouw van een hoog vermogen door middel van het gebruik van meerdere golflengte(s) van 800 à 1000 µm, in plaats van één. Dit werd afgetoetst met de fiber- en CO2-lasers die toen op de markt waren.”

Laserbron op laserkop
Op het vlak van efficiëntie is de directe diodelaser tot 30 % efficiënter dan de fiberlaser. “De compactheid en het lichte gewicht zijn eveneens voorname pluspunten. Een directe diodelaser is nog lichter en compacter dan een fiberlaser. In die mate dat bij eerstgenoemde de laserbron op de laserkop kan worden ingebouwd in plaats van buiten de machine”, aldus Costa Rodrigues.

“Een ander voordeel van DDL is de mogelijkheid tot polarisatie. De polarisatie en de golflengte van de directe diodelasers worden aangewend om de helderheid te verbeteren. We hebben kunnen aantonen dat we, door te ‘spelen’ met deze parameters, ook de procesefficiëntie (snijsnelheid, vermogen) aanzienlijk (soms tot 60%) kunnen verbeteren. Met CO2- en fiberlasers is dit niet mogelijk.”

Mazak bijvoorbeeld gebruikt een vergelijkbare technologie. Opvallend is hierbij dat de Japanse machinefabrikant dezelfde laserstraalkwaliteit beoogt als bij fiberlaser. Een andere DDL-variante die in de lift zit, houdt verband met de stabilisatie van golflengtes, waardoor er meer golflengtes kunnen worden gecombineerd. Een rijpe technologie met potentieel waarvan we op de volgende Euroblech-editie wellicht meer zullen vernemen.”

SheMet 2019
Wat de opeenvolgende technologische ontwikkelingen in het lasersnijmarktsegment en de DDL-technologie in het bijzonder betreft, merkt Costa Rodrigues op dat de onderzoekswereld vaak ‘in snelheid genomen wordt’ door de machinebouwers. De recente acquisitie van het Amerikaanse TeraDiode (zie kaderstuk) door Panasonic illustreert dit.


Van verschillende systeemniveaus van een enkele diode laser tot het volledige laserstraalsysteem (Bron: G. Costa Rodrigues and J.R. Duflou (2017). Opportunities in laser cutting with direct diode laser configurations. CIRP Annals - Manufacturing Technology 66)


Van 15 tot en met 17 april 2019 zal de DDL-technologie ook uitgebreid aan bod komen op ‘SheMet 2019’, de tweejaarlijkse ‘International Conference on Sheet Metal’. Gastheer voor deze 18e editie is trouwens het departement Mechanical Engineering van de KU Leuven. <<
Door Philip Declercq

(*) Supervisors waren Prof. Joost R. Duflou en Prof. Jean-Pierre Kruth.


Kadertekst
Aziatische DDL-expertise
DDL-technologie blijkt alsnog vooral een zaak van Aziatische machinebouwers te zijn. Mazak, de eerste fabrikant van werktuigmachines die gebruik maakte van de DDL-technologie, lanceerde haar toepassing op de vakbeurs Euroblech in Hannover. Zijn Optiplex DDL lasersnijmachine combineert de kwaliteit van afwerking van de CO2 laser met de snelheid van de fiberlaser.

Een andere Japanse machinebouwer, Amada, lanceerde vorig jaar de Direct Diode Laser Welder ML-5020AW voor het ‘lassen’ van minuscule elektronische componenten op computerborden, smartphones en tablets. Hier ligt de focus eerder op de laserstraalkwaliteit en niet zozeer op hoge performantie.

Een derde marktspeler is Panasonic die begin vorig jaar de Amerikaanse laserstart-up ‘TeraDiode’ overnam. Via de DDL-expertise van dit laatste bedrijf, vooral wat de straalgolflengte betreft, wil Panasonic een doorbraak in het laserbusiness segment realiseren. <<

Abonneer op onze nieuwsbrief

Reageer of publiceer aanvullende informatie
Mis ook dit niet...

Interreg Vlaanderen-Nederland keurt vier nieuwe projecten goed

Deze projecten zijn gericht op smart farming, hernieuwbare eindproducten voor de textiel- en synthetisch rubberindustrie, en de grootschalige ontwikkeling van zeewierteelt op zee.

Rittal bouwt slimme fabriek - artikel

Rittal verstevigt zijn positie als markt- en technologieleider in de wereld van de industriële kasten. Met zijn nieuwste generatie compacte behuizingen AX en KX overstijgt deze zichzelf.

2 winnaars voor de Dr. Paul Janssen Award voor Biomedisch Onderzoek

F.-Ulrich Hartl en Arthur Horwich winnen de 2019 Dr. Paul Janssen Award voor Biomedisch Onderzoek voor hun baanbrekend inzicht in door chaperonne gemedieerde vouwing van eiwitten.

Oplossingen voor recyclage bauxietresidu

VITO start voor Emirates Global Aluminium twee nieuwe onderzoekspistes op over het duurzaam gebruik van bauxietresidu, waarvan nu nog maar 2% duurzaam wordt gerecycleerd.

Ataya & Partners benoemt Xavier Huysmans tot CEO

Xavier Huysmans is aangesteld als CEO van Ataya & Partners, de recent opgerichte joint venture van Hightech Partners en professor Georges Ataya, en gaat een team van 20 experts aansturen.

Ondertekening raamakkoord versterking CBRNe-expertisecentrum

Om België beter voor te bereiden op chemische, biologische, radiologische en nucleaire incidenten (CBRN), is een expertisecentrum opgericht in de schoot van het Nationaal Crisiscentrum.

FANC staat heropstart Tihange 2 toe

Het FANC heeft de uitgevoerde betonreparaties en aanbrenging van een nieuwe dakplaat in het bunkergebouw van Tihange 2 goedgekeurd. Uitbater ENGIE Electrabel mag deze dus terug opstarten.

Robotsoftware maakt cobots menselijker

VUB-onderzoeker Ilias El Makrini heeft een software-oplossing ontwikkeld die de samenwerking tussen mens en cobot vergemakkelijkt. Dit was onderdeel van het Claxon-onderzoeksproject.

Flexibele Ethernet-kabels CC-Link IE Field certificaat

CAT5e of CAT6 kabels zijn onmisbaar voor de implementatie van Industrie 4.0 in de automatisering. igus heeft haar flexibele Ethernet-kabels CFBUS.045 en CFBUS.049 doorontwikkeld, voor het gebruik in kabelrupsen. De nieuwe kabels zijn nu getest door onafhankelijke instituten en verkregen het certificaat voor CC-Link IE protocollen.

Partners