ARM-Faserlaser ermöglichen die globale Massenproduktion von Automobilen
Mit ihrer außergewöhnlich genauen und konstanten Leistung verbessern die ARM-Faserlaser die Effizienz der Automobilproduktion und senken die Kosten.
8. Juli 2024 von Coherent
Wir hören es bei Coherent ständig. Automobilhersteller und andere High-Volume-OEMs erzählen uns, dass Inkonsistenzen zwischen den Laserschweißsystemen in verschiedenen Fertigungslinien sie zum Wahnsinn treiben.
Es geht dabei letztendlich um Folgendes: Produzenten wünschen sich einheitliche globale Produktionsprozesse, um Kosten und – noch wichtiger – Sicherheits- und Rückrufrisiken zu minimieren. In einer Produktionsutopie würden sie eine neue Montagelinie einrichten, einen Laser integrieren und immer die gleichen Ergebnisse erzielen. Das würde bedeuten, dass jedes Werkstück oder Auto, das sie herstellen – unabhängig von Standort und Datum der Produktion – identisch aussieht und funktioniert.
Wenn verschiedene Schweißanlagen mit identischen Einstellungen nicht exakt zum selben Ergebnis führen, müssen die Hersteller Zeit und Geld für die Feinabstimmung jedes Lasers und der Prozesseinstellungen aufwenden, um über alle Fertigungslinien hinweg konsistente Ergebnisse zu erzielen. Zudem wollen sie neu entwickelte Prozessverbesserungen ganz einfach in all ihren Fabriken weltweit einführen können, ohne dass Experten jedes Mal erneut eine Feinabstimmung vornehmen müssen.
Die außergewöhnliche Leistungskonsistenz der ARM-Laser von Coherent vereinfacht die Laser-Implementierung für Automobilhersteller.
ARM-Faserlaser von Coherent gewährleisten Konsistenz und Reproduzierbarkeit
Warum kommen Produzenten mit diesem Problem zu Coherent? Weil unser einzigartiger, patentierter Coherent ARM-Faserlaser die notwendige Konsistenz ermöglicht. Mit unserem ARM-Faserlaser ist keine Feinabstimmung oder Kompensation des Prozessrezepts zwischen verschiedenen Lasern oder Fabriken erforderlich.
Wie erreichen wir, was andere Hersteller von Faserlasern nicht schaffen? Unsere ARM-Faserlaser sind von vornherein so konzipiert, dass sie die nötige Betriebsgenauigkeit und Konsistenz bieten, um ohne großen Aufwand niedrige Stückkosten und hohe Erträge zu erzielen. Sie stellen sicher, dass, nachdem ein Prozessrezept entwickelt wurde, der Laser es zuverlässig im täglichen Einsatz reproduziert. Jede einzelne Einheit liefert konsistente Leistung auf dieselbe Weise – Tag für Tag und über alle Fertigungslinien hinweg.
Wie gut sind die Ergebnisse in der Realität? Die Grafik zeigt echte Testdaten für die Ausgangsleistung von 90 verschiedenen Coherent ARM-Faserlasern. Diese wurden alle auf 2,575 kW Leistung konfiguriert. Die Standardabweichung in den Leistungsmessungen, gemessen mit einem externen Leistungsmessgerät, betrug 5,4 W – gerade einmal 0,2 %. Das bedeutet, dass all diese Laser für eine gegebene Schweißaufgabe praktisch identische Ergebnisse liefern würden. So ist sichergestellt, dass ein Prozessrezept auch über längere Zeit hinweg und mit mehreren Lasern zuverlässig reproduziert wird.
Testergebnisse von 90 verschiedenen Coherent ARM-FL-Lasern zeigen eine außergewöhnliche Konsistenz in der Ausgangsleistung über alle Einheiten hinweg.
Um diese hohe Konsistenz zu erreichen, hat Coherent verschiedene Eigenschaften in die ARM-Architektur integriert. Eine wichtige Eigenschaft ist unsere (in den USA, Europa, Südkorea, Japan und China) patentierte unabhängige Kontrolle von Ring- und Kernstrahlleistung – jeweils unterstützt durch eine ausgeklügelte, separate geschlossene Leistungsregelung. Der Laser nutzt zahlreiche Sensoren, um die tatsächliche Ausgangsleistung für jede Strahlführung zu messen und kontinuierlich anzupassen und so eine extrem konsistente Schweißleistung beizubehalten.
Die Leistungskontrolle für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen erfordert enorm robuste und schnelle Kontrollsysteme. Beim Kupferschweißen zum Beispiel ist die Standard-Mikroprozessorsteuerung nicht mehr schnell genug, um unsere branchenführende Einschweißtiefenkonstanz von 2% beizubehalten - selbst bei sehr dünnen Blechen.
Eine Möglichkeit, die Reaktionsfähigkeit der ARM-Lasersteuerelektronik zu erhöhen, ist die Integration derselben schnellen Field Programmable Gate Array (FPGA)-Technologie, die auch in 5G-Telekommunikationssystemen zum Einsatz kommt. Dies ermöglicht eine präzise Überwachung nicht nur bei einer, sondern bei all den vielen Wellenlängen, die Laser erzeugen und auf die sie im Prozess treffen.
Bei so hoher Leistung, Geschwindigkeit und Kontrolle müssen wir auch einige der fortschrittlichsten Laserschutzsysteme auf dem Markt einsetzen. Ein passiver Schutz vor Rückreflexionen wird im Bereich der Faserlaser heutzutage bereits als altmodisch angesehen. Aber der traditionelle Ansatz, den die restliche Laserbranche anwendet – einfach die Laserausgangsleistung zu senken, wenn Rückreflexionen erkannt werden – ist für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Präzision, Durchsatz und Reproduzierbarkeit nicht geeignet. Das trifft insbesondere beim Schweißen von Kupfer und anderen hochreflektiven Materialien zu.
Stattdessen verwendet unser ARM-Laserresonator unsere eigene, IP-geschützte Einzelresonator-Technologie mit einem integrierten, fünfstufigen Schutzsystem. Dieser Ansatz führt zu mehr Stabilität und weniger operativer Empfindlichkeit als die MOPA-Designs, auf denen einige günstigere Systeme basieren. Im Falle von ARM-Lasern ermöglicht dieses Niveau an Stabilität und Schutz eine optimale Produktionsleistung für unsere Kunden.
Die unerreichte Leistungskonsistenz und Vermeidung von Rückreflexionen bei ARM-Faserlasern von Coherent ermöglichen es Autoherstellern und anderen OEMs mit hohem Produktionsvolumen, auch die herausforderndsten Schweißaufgaben zu bewältigen.
Erfahren Sie mehr darüber, wie die ARM-Faserlaser von Coherent Ihre Fertigungslinie verbessern können.
