1. Material gegen Laserwellenlänge
Seit der Geburt des ersten Lasers im Jahr 1960, nach mehr als 60 Jahren Entwicklung, wird Laser als schärfstes und präzisestes Messer allmählich in unserem Leben eingesetzt.Laser wird mit Biologie kombiniert, medizinische Behandlung und Diagnose und pharmazeutische Wissenschaft, und hat sich allmählich in den Alltag in Aspekten wie Laserbehandlung, Laserchirurgie und Laserdiagnose eingeschränkt.Auf dem Gebiet der Ausrüstungsanlage, spielt Hochleistungslaserausrüstung eine zunehmend wichtige Rolle beim Schneiden, Schweißen, Messen, Markieren und anderen Aspekten der Fertigung von High-End-Ausrüstungen wie Luftfahrt, Luftfahrt,FahrzeugeIn Bezug auf die feine Mikrobearbeitung spielen Ultraschallpulslaser eine unersetzliche Rolle bei Bohrungen, Gravierungen, Rillen, Oberflächentexturen, Oberflächenmodifikationen, Trimmungen,Reinigung und andere Aspekte der PhotovoltaikMit der schnellen Entwicklung der Halbleiterpumpentechnologie sind die 1um-Wellenlänge-Nein-Infrarot-Laser, die in den letzten Jahren in den Vereinigten Staaten und in den Vereinigten Staaten eingeführt wurden, in den letzten zehn Jahren in den USA und in den Vereinigten Staaten sehr stark geprägt.Nach Jahren der Entwicklung, haben eine vollständige industrielle Kette gebildet und eine zentrale Position in der industriellen Verarbeitung einnehmen.Der 1um-Faserlaser im Nahen Infrarot ist aufgrund seiner breiten Leistungsspiegelung zu einem weit verbreiteten Lasertyp geworden.Das Kupfer ist nach Eisen und Aluminium das weltweit drittweit verbreitete Metall.Kupfermaterial ist eines der am weitesten verbreiteten Metallmaterialien in der modernen industriellen VerarbeitungDie Nachfrage nach Endgeräten der Kupferindustrie umfasst mehr als 30 Untersektoren wie Luft- und Raumfahrt, Hochgeschwindigkeitszüge, intelligente Endgeräteprodukte, elektronische Kommunikation,und Autos, ist der wichtigste Benchmark für High-End-Industrieanwendungen. The 1 micron band infrared fiber laser currently used on a large scale has shortcomings such as large spatter and uncontrollable penetration depth in the processing of copper materials due to its weak absorption of copperAbbildung 1 zeigt die Absorptionskurven von üblichen Metallmaterialien für Laser mit unterschiedlichen Wellenlängen.Die Absorptionsgeschwindigkeiten von Lasern durch verschiedene Metalle unterscheiden sich bei unterschiedlichen Wellenlängen stark.Abbildung 2 zeigt die Vergleichskurven der Absorptionsgeschwindigkeit bei verschiedenen Wellenlängen für nur metallisches Kupfer.die Absorptionsrate von Kupfer bei Wellenlängen im Nahen Infrarot (ca. 1 Mikron) ist weniger als 5%, so dass die Verwendung von Infrarotlicht zur Verarbeitung von Kupfermaterialien äußerst ineffizient ist. 95% des Lasers werden reflektiert und auch den Laser selbst beschädigen;Die Absorptionsrate von Kupfer bei grünen Lichtwellenlängen (515 nm und 532 nm) beträgt mehr als 40%.Die Selektivität der Laserwellenlänge des Materials selbst bestimmt, daß die idealste Wellenlänge für die präzise Verarbeitung hochreflektierender Materialien eine kurze Wellenlänge (≤ 700 nm) ist.
Verglichen mit der kurzen Wellenlänge des ultravioletten Lasers kann die derzeitige Engpassbeschränkung der Materialwissenschaft die Realisierung einer stabilen Hochleistungs-ultravioletten Laserausgabe nicht unterstützen.Ultraviolette Laser mit mehr als hundert Watt sind äußerst seltenIm Gegenteil, durch die Bemühungen von Wissenschaftlern aus verschiedenen Ländern haben kommerzielle grüne Laser in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht.Die deutsche TRUMPF und die US-amerikanische IPG haben eine Ultra-High-Power-Grünlichtleistung von mehr als 3 und 1 Kilowatt erzielt., bzw. durch Scheibenlasertechnologie und Faserlasertechnologie.Hochleistungslaser mit Dauergrünlicht spielen bei zwei wichtigen Problemen in der Industrie eine äußerst wichtige Rolle.: 3D-Druck und Präzisionsschweißen von Kupfermaterialien.
2- Anwendungsperspektiven und Vorteile von grünem Licht mit hoher Leistung
Auf der 14. China International Battery Technology Exhibition im Jahr 2021 stellte das deutsche Unternehmen TRUMPF seinen 3-Kilowatt-Hochleistungs-kontinuierlichen Grünlicht-Disklaser vor.Die durchschnittliche Leistung dieses Produkts beträgt 3 Kilowatt, die die stärkste Leistung der aktuellen grünen Laserreihe darstellt und für das Schweißen von hochreflektierenden Materialien wie Kupfer und Aluminium sehr geeignet ist.Vor allem in der Lithium-Batterienindustrie, die durch Kraftbatterien für neue Energiefahrzeuge repräsentiert wird, TRUMPF grüne Lasers (1000~3000W) können bis zu 120 Schichten Kupferfolie ohne fast kein Spritzen und mit präziser und kontrollierbarer Durchdringung schweißen.Das starke grüne Licht hat auch herausragende Vorteile bei 3D-Druck-Anwendungen von reinen KupfermaterialienDerzeit besteht in China noch ein Mangel an Hochleistungs-grünen Lasern.
2.1 Hochreflex-Metallschweißen
Aufgrund der hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit von Kupfermaterialien werden Kupfermaterialien in der Lithiumbatterienindustrie, insbesondere in Kraftbatterien für neue Energiefahrzeuge, weit verbreitet.Der Mainstream verwendet immer noch Hochleistungs-Infrarotfaserlaser zum KupferschweißenVerglichen mit dem Infrarotband ist das Kupferschweißen mit grünem Licht effizienter und hat fast keine Spritzer.Leistung und Lebensdauer der Batterie.
Wie aus Abbildung 3 zu sehen ist, erhöht sich die Schmelztemperatur von 0 auf 1400 K.Die Aufnahme von Infrarotlicht durch Kupfer steigt langsam von 5% auf etwa 10%Die Absorptionsrate des Infrarotbandlasers wird schrittweise von 10% auf etwa 17% steigen, und dann, wenn die Temperatur weiter steigt,die Absorptionsrate wird langsam zunehmenDiese plötzliche Absorptionsänderung um den Schmelzpunkt herum kann dazu führen, daß ein Teil des geschmolzenen Materials in Form von Spritzen entlässt und auch zu kleinen Löchern führt, die zusammenbrechen.Der gesamte Prozess muss neu gestartet werden.Insbesondere beim Backend-Schweißen von Lithiumbatterien hat die Schweißleistung einen direkten Einfluß auf die Batteriekosten.
Abbildung 4 zeigt die Absorptionskurven von Kupfer für verschiedene Wellenlängen (infrarot, grün und blau) bei unterschiedlichen Temperaturen.Die grünen Linien in der Abbildung stellen die Absorptionsrate des grünen Lichts durch Kupfer bei 20 °C (fester Form) und 1600 °C (geschmolzener Form) darBei Raumtemperatur 20°C beträgt die Absorptionsrate von Kupfer im festen Zustand im grünen Lichtband etwa 40%.,Die Absorptionsrate sinkt um etwa 5%, d. h. die Absorption von grünem Licht nimmt nach dem Schmelzen von Kupfer leicht ab.Diese Eigenschaft hilft, stabile Löcher und praktisch keine Spritzer bei der Bearbeitung von Kupfer zu erreichenDies ist der offensichtliche Vorteil des grünlichtigen Laserschweißens gegenüber dem Infrarotlaserschweiß.
2.2 3D-Druck von reinen Kupfermaterialien
Kupfermaterial wird aufgrund seiner hervorragenden Wärmeleitfähigkeit, elektrischen Leitfähigkeit und anderer hervorragender Eigenschaften in der High-End-Fertigung weit verbreitet.SchnellzügeIn der Automobilindustrie und in anderen Bereichen besteht eine direkte Anwendungsnachfrage nach 3D-Drucktechnologie für reines Kupfermaterial.
Die Laser-Lichtquelle für den 3D-Druck von Metallmaterialien verwendet derzeit hauptsächlich einen 1um-Nahinfrarot-Ein-Modus-Faserlaser.Der 1-um-Nein-Infrarot-Ein-Modus-Faser hat den Nachteil eines niedrigen Absorptionskoeffizienten aufgrund des Absorptionskoeffizienten des Kupfermaterials, und einen großen Einfluß auf die Temperatur, was zu einer geringen Dichte der gedruckten Proben und einer schlechten Prozessrobustheit führt.als beste Lichtquelle für den 3D-Druck von hochreflektierenden Metallmaterialien, kann damit verbundene Probleme effektiv lösen und eine Dichte von mehr als 99,95% für den 3D-Druck reiner Kupfermaterialien erreichen.
3. Hochleistungs-kontinuierliches Ein-Modus-Grünlicht von OUHK Laser
Shenzhen Gongda Laser Co., Ltd. beschäftigt sich hauptsächlich mit der Forschung und Entwicklung, Produktion und dem Verkauf von "fortgeschrittenen Faserlasern mit kurzer Wellenlänge" und "Laserpräzisionslösungen".Es handelt sich um ein Unternehmen mit Schwerpunkt auf Forschung und Entwicklung., Produktion von Mittel- und Hochleistungslasern mit kurzer Wellenlänge (grün und ultraviolett) und Application Solutions Laser Inc.Aktuelle Hauptprodukte sind 50-500W Hochleistungs-Ein-Modus-Grüne Lasers und 100-1000W MOPA Ein-Modus-Pulsfaserlaser. OUHK Laser konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung von Hochleistungs-Kurzwellenlängenfaserlasern und hat die Führung bei der Einführung eines 500W-einmodischen grünen Lasers übernommen:GCL-500, der für den hochreflektiven 3D-Druck von Metallen und das Präzisionsschweißen verwendet werden kannDer GCL-500-Grünlichtlaser verwendet eine Grundfrequenzlösung aus Glasfasern und eine Verdoppelung der Frequenz der Extrahöhle, wodurch eine kontinuierliche Grünlichtleistung von bis zu 500 W erreicht wird.die inländische Lücke in dieser Art von Produkten zu schließen.
4- Engagiert für die fortschrittliche Anwendung von Kurzwellenlängen und Hochleistungslasern
Der kontinuierliche einmodische grüne Laser GCL-500 weist eine gute Leistungsstabilität, eine hervorragende Strahlqualität und eine hohe Absorptionsrate für hochreflektierende Materialien, insbesondere Kupfer, auf.Dies macht es vielversprechend für den 3D-Druck von reinen KupfermaterialienDurch weitere Hinzufügung eines räumlichen Modulators kann auch pulsiertes grünes Licht mit hoher Modulationsfrequenz erzielt werden.die es auch für das Präzisionsschneiden und Schweißen hochreflektierender Materialien breit angelegt machtDer GCL-500 kontinuierliche einmodische grüne Laser verwendet Freiraum-Ausgabe, die dazu beiträgt, eine ausgezeichnete Strahlqualität zu gewährleisten.mit einer Leistung von mehr als 50 W und einer Leistung von mehr als 50 W,Nach einer langfristigen Untersuchung des Laserschweißprozesses wurde gezeigt, daß bessere Schweißergebnisse erzielt werden können, wenn Ausgangsstellen (Ballastformung) mit unterschiedlichen Energieverteilungen verwendet werden.Außerdem, basierend auf dem OULD Laser-GCL-500-Einmodul-Einmodus-Grünlaser, kann er auch mehrmodul-Raum- oder Faserstrahlkombinationen durchführen.Grünlichtleistung mit flexibler Strahlenergieverteilung erreicht werden kannAuf der anderen Seite kann eine kontinuierliche Glasfaser-Grünlichtleistung von mehreren Kilowatt oder sogar Zehntausenden Watt erzielt werden.Bereitstellung von hochwertigen Laserschweißtechniken, hocheffizientes und leistungsstarkes Laserschweißen, leistungsstarke Lichtquellen mit kurzer Wellenlänge.Ein kontinuierlicher, leistungsstarker grüner Laser kann eine wirksame Lösung für die Verarbeitung und Anwendung von Kupfermaterialien bieten, und soll in reinem Kupfer 3D-Druck und hochreflektierendem Metallpräzisionsschweißen glänzen.