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TRUMPF光纖雷射機的優勢

什麼是光纖雷射機?它們用於哪些應用?光纖雷射機可以加工哪些材料?在此頁面上深入了解不同類型的光纖雷射機及其在生產任務中的優勢。

光纖雷射機的用途和優勢

跨行業通用性

光纖雷射機幾乎適用於所有行業,例如航空航太、汽車(包括電動汽車)、牙科、電子設備、珠寶、醫學、科學、半導體、感測器、太陽能等。

占地面積小,結構緊湊

光纖雷射機結構緊湊且節省空間。因此它們通常適用於空間不足的生產。

多樣化材料

光纖雷射器具有加工多種 不同 材料的能力。金屬(包括結構鋼、不銹鋼、鈦以及鋁或銅等反射材料 )占全球雷射加工的大部分,但也用於加工合成材料、陶瓷、矽和紡織品。

成本效益

光纖雷射機是降低管理費用和運作費用的理想選擇。它們是經濟高效的解決方案,具有良好 的性價比和非常低 的維護成本。

簡便整合

TRUMPF光纖雷射機憑藉大量接口可快速輕鬆地集成到您的機床和設備中。作為您的合作夥伴,作為OEM或完整解決方案提供商(雷射、光學元件、感測器和服務),我們隨時為您服務。

能效

與傳統製造機器相比,光纖雷射機效率高且耗電更低。這便降低了生態足跡和 運作費用。

光纖雷射機的工作原理是什麼?

所有雷射器均具有三個關鍵元素:束源、增益介質和諧振腔。 束源使用外部提供的能量使增益介質進入激發狀態。雷射介質的此激發狀態具有所謂粒子數反轉的特徵,它使介質能透過物理過程放大光。該物理過程被 稱作受激發射,由阿爾伯特·愛因斯坦首先描述(雷射 = 「受激輻射光放大」)。光纖內部的布拉格光纖光柵充當增益介質周圍的反射鏡,形成諧振腔,一方面捕獲光能以在諧振腔內部進一步增益,同時也實現透過部分透明的反射鏡在一個方向上對光能的特定部分進行輸出耦合。光能這一輸出耦合的部分就是雷射束,可用於各種目的。 

TRUMPF開發了自己的方案,用於將泵浦雷射二極體發出的光耦合到增益光纖的雷射介質中。在稱為「GT-Wave」的方案中(見圖),泵浦光纖在其數米的整個長度上與增益光纖保持接觸。每次內部反射光束到達邊界層時,都會有一些泵浦光進入增益光纖。這些光束穿過摻雜稀土(鐿)的纖芯時被部分吸收並激發增益介質。如此,所有泵浦光在增益光纖的整個長度上被均勻連續地吸收。此方案的一個優點 是可以透過添加 額外的泵浦模組輕鬆擴展到更高的雷射功率。另一個優點是 避免了常規端部泵浦方案中增益光纖端面上的「熱點」,以及可透過沿增益光纖長度沉積泵浦能量獲得均勻的增益曲線。

光纖雷射機是一種使用摻雜有稀土元素(鉺、銩、鐿)等的光纖作為活性雷射介質的雷射器。這使光纖雷射機區別於市場上的其他類型雷射器,它們使用晶體(例如盤式雷射器)或氣體(例如CO2雷射器)作為活性雷射介質。

光纖雷射機透過管理光程、持續時間、強度和散熱來提供高效率,精確控制速度和功率。

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光纖雷射機可以加工哪些材料?

光纖雷射機是加工 各種材料的理想選擇,並且因其多年的工業使用而具有可靠性。尤其在金屬加工領域光纖雷射機大受歡迎。金屬類型並不重要。光纖雷射機可加工 結構鋼、不銹鋼、鈦、鐵或鎳以及反射金屬鋁、黃銅、銅或貴金屬 (銀和金)。此外,它們還適用於具有陽極氧化或塗漆表面的材料。 光纖雷射機,尤其是納秒脈衝雷射器,還可用於加工矽、寶石(包括鑽石)、合成材料、聚合物、陶瓷、複合材料、薄膜、磚塊和混凝土。

購買哪種光纖雷射機?

首先,了解TRUMPF各類光纖雷射機的區別非常重要。我們提供脈衝光纖雷射機、連續光纖雷射機(Continous Wave = CW)和超短脈衝雷射機。脈衝光纖雷射機以脈衝波形式發射雷射束。您可控制單個脈衝波的持續時間,從納秒到微秒不等。連續雷射器提供連續的雷射束,但可以選擇將光束功率調製到kHz頻率範圍。連續光纖雷射機更注重功率和高輸出,這就是連續雷射器在工業環境中十分常見的原因。如果 必須在短脈衝波內實現更高的最大功率,則脈衝光纖雷射機始終優於連續雷射器。 此外,微片雷射器的脈衝長度甚至比皮秒更短, 可以低至 350 fs(飛秒)。

光纖雷射機的典型應用

光纖雷射機適用於製造業的諸多領域。對於重工業中主要需要效率和速度的一些應用,需要很少甚至無需保養或維護的連續光纖雷射機是理想的解決方案。連續雷射器尤其適合用於雷射打孔、雷射切割和雷射焊接。如果您需要形狀複雜的特殊切割,那麼脈衝光纖雷射機則是您的理想工具。

雷射焊接

雷射焊接即為將材料焊接在一起的過程 ,包括連接相同或不同的材料。雷射焊接因其品質和成本廣受歡迎。可對諸多材料和大範圍材料厚度實施焊接——從 厚 鋼板到燃料電池和電池,再到用於製造醫療器械的細線。

雷射切割的後行李箱蓋
雷射切削

雷射切割是一種使用雷射束切割材料的工藝。可用於小而 精細的材料或厚度較大的材料(例如板材)。該過程涉及使用聚焦雷射束(例如脈衝波或連續波)以高精度重複切割各種材料。

增材製造

積層製造是一種透過逐層添加材料來構建3D部件的工藝。 它通常也被稱為「3D列印」。透過結合3D印表機和電腦軟體可以創建複雜的形狀。積層製造工藝已經存在了30多年,但直至最近幾年該工藝才因其通用性和出色的盈利能力而在工業上得到廣泛應用。光纖雷射機通常用作3D列印系統中的束源。

利用TruMicro 7000系列雷射器進行車漆剝離
雷射蝕刻

雷射燒蝕是使用雷射精確燒蝕塗層的過程。要燒蝕的材料類型並不重要,因為雷射可以去除多種材料(從固體金屬到陶瓷再到工業化合物)。燒蝕通常用於製造 電子 產品 (例如半導體和微處理器)。此方法的一大優點是能以高精度準確地進行燒蝕。一步燒蝕到位;這是一個非常大的優勢,因為諸如蝕刻之類的傳統方法通常需要多個階段。與 傳統方法(例如乾冰噴射)相比,雷射燒蝕這種工藝通常  更便宜、更環保,因為不使用溶劑或化學品。

Laser cleaning with the laser
雷射清潔

雷射清潔是去除材料表面污染、沉積物或垃圾(例如金屬、碳、矽和橡膠)的過程。 雷射清潔工藝有兩種類型,一種是燒蝕材料表層,另一種是燒蝕材料的整個頂層。

雷射燒蝕的優點包括增強環境友好性(因為不使用化學品或溶劑並且浪費非常少)、減少基材磨損以及清潔微元件(尤其是在電子產品中)。

微鑽孔
雷射打孔

雷射打孔是一種用於在材料中打 孔的無接觸工藝,透過將雷射束重複脈衝到特定區域來實現。材料逐層蒸發並熔化,直到生成鑽孔。此過程因材料厚度、打孔數量以及孔洞大小(寬度和深度)而異。

光纖雷射打孔的優點包括消除接觸「磨損」和污染、高重複精確度、處理多種材料、生成各種形狀和尺寸的精密孔洞、易於集成到生產過程中以及可在減少模具需求的情況下快速設定。

藉助TruMark 5000系列使合成材料變色
雷射打標/雷射標刻

雷射打標時使用強脈衝雷射束將標註直接施加到表面上。 雷射束與部件表面的交互作用導致材料發生變化,從而產生可見的變色、結構化或標記。雷射打標也可用於多種材料。雷射打標不僅可在所有金屬上進行,還可在 陶瓷、塑膠、LED、橡膠、 圖形複合材料等上面進行。

雷射雕刻

使用雷射雕刻將燒蝕部分材料以留下可見的雕刻標記。雕刻工藝由雷射束產生,而雷射束則燒蝕材料創建標記,此時的雷射就像鑿子一樣將物體材料選定區域鑿掉。對物體在表面之下進行標記。深度取決於停留時間、能量脈衝和透過次數以及材料品種。

光纖雷射機與CO2雷射器

以下部分將把光纖雷射機和CO2雷射器進行對比。光纖雷射機一種新型雷射器,全球市場上均可購買。光纖雷射機沒有活動部件或反射鏡,維護成本低,電氣效率高,不論 反射金屬薄還是厚,它都能正常工作。CO2雷射器如今在很大程度上主要用於加工 非金屬 材料,例如合成材料、紡織品、玻璃、丙烯酸、木材甚至石材。它在加工 較厚的 材料(通常超過5 mm厚)時具有優勢,並且在以直線方式加工時具有比光纖雷射機更快的速度。

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