Schaffung eines höheren Standards mit „Dual-Effect“-umfassenden Upgrades
Im Bereich der ultrahochleistungsfähigen Laserquellen (Schneidversionen) über 20 kW verpflichtet sich Raycus, die Kundenanforderungen zu erfüllen. Basierend auf umfangreichen Kundendaten und mehreren technischen Austauschen und Tests mit führenden Schneidkopfherstellern hat Raycus einen höheren Unternehmensstandard etabliert, der die Branchen- und internationalen Normen übertrifft. Diese Errungenschaft ermöglicht umfassende Verbesserungen der Schneideffizienz und -leistung durch Systemabstimmung.
Faserkern- und M2 -Standard von Raycus
Für ultrahochleistungsfähige Laserquellen erfordert das Erreichen hervorragender Anwendungsergebnisse mehr als nur den Faserkernausgang. Es ist eine Abstimmung zwischen dem Faserkern und dem M2 -Wert erforderlich, um optimale Anwendungsleistungen zu erzielen. Wenn die Gesamtqualität des Lasersystems durchschnittlich ist und der Faserkern einfach reduziert wird, ohne dass die Strahlqualität (M2 oder BPP) proportional verringert wird, wird es äußerst schwierig, zufriedenstellende Schneidergebnisse zu erzielen. Zum Beispiel sollte bei einer 20.000-W-Laserquelle mit 100 μm Ausgang unter Berücksichtigung der besten Schneidergebnisse und der Kompatibilität mit dicken und dünnen Platten der optimale M2 -Wert etwa 11 betragen.
Wir bieten Faserkernausgänge von 100 μm bis 150 μm für Laserquellen von 20 kW bis 60 kW an und kontrollieren den M2-Bereich streng. Dieser Ansatz ermöglicht nahtlose Anpassungen der Schneidprozesse von niedriger bis hoher Leistung und minimiert Variationen zwischen Modellen desselben Typs.
M2-Standard von Raycus：
Abbildung 1: Illustration des Strahlqualitätstests
Abbildung 2: Gemessene Strahlqualität der Raycus 40 kW Laserquelle
Standard für umfassenden Divergenzwinkel:
Während M2 86,5 % der Energiedistribution repräsentiert, eignet es sich nur zur Beschreibung von Single-Mode- oder nahezu Single-Mode-Laserquellen. Um die Eigenschaften von Multi-Mode-Laserquellen zu erfassen, hat Raycus das Konzept eines umfassenden Divergenzwinkels eingeführt – unter Verwendung der 99,84%-Beschreibung, um den gesamten Energie-Divergenzwinkel abzudecken. Dieser Standard beseitigt Probleme, die bei herkömmlichen Laserquellen häufig auftreten, wie Überhitzung durch übermäßigen Schutz, direkte Erwärmung von Kollimatoren, übermäßige Streuung im Schutzmodus, Aperturbrand und Düsenheizung. Die Hochleistungs-Faserlaserquellen von Raycus führen den Markt an und erreichen aufgrund dieses strengen Standards das höchste inländische Versandvolumen.
Divergenzwinkelstandard von Raycus: 20 kW bis 60 kW, Gesamter Divergenzwinkel (99,84 %, Halbwinkel) ≤ 0,13
Abbildung 3: Darstellung von Brennschäden und Rückstrahlung an der Strahlöffnung durch übermäßigen Divergenzwinkel
Behebung von Öffnungsschäden und Gewährleistung stabiler Schneidleistung
Der Grund für die Festlegung des umfassenden Divergenzwinkelstandards ist, dass die meisten Hochleistungsschneidköpfe auf dem Markt eine optische Öffnung von etwa 0,13 haben. Daher begrenzen die Kollimatoren das Laserquellenlicht vor der Öffnung und schränken überschüssiges oder Streulicht ein. Wenn der Anteil des überschüssigen Lichts (Streulicht) zu hoch ist, bedeutet dies, dass der gesamte Divergenzwinkel der Laserquelle zu groß ist, was zu Schäden an der Öffnung führen kann. Außerdem wird aufgrund der Beugung am Rand der Öffnung ein Teil des Streulichts den Kollimator bestrahlen, was zu starken thermischen Effekten und instabilem Schneiden führt.
Abbildung 4: Darstellung des Lichtwegs mit Raycus-Standard, minimales Streulicht
Nichtlinearer Standard
Um der steigenden Nachfrage nach effizienter Verarbeitung von großformatigen und dicken Platten gerecht zu werden, steigt die Leistung von Lasersystemquellen. Dies führt jedoch zu nichtlinearen Effekten und verstärktem stimuliertem Raman-Streuen (SRS) in Übertragungsfasern aufgrund der verkleinerten Faserkerngröße und der erhöhten Länge.
Nichtlinearer Standard von Raycus: 20 kW bis 60 kW, SRS-Effekt: ≥ 30 dB @100% Leistung
Abbildung 5: Nichtlineares Spektrum der 30 kW Laserquelle, 100 μm, 30 m
Unabhängigkeit der Standards
Jeder Standard behält seine Unabhängigkeit, und es wird kein Kompromiss bei einem Standard auf Kosten anderer eingegangen. Raycus-Produkte mit ultrahoher Leistung von 20 kW bis 60 kW und einem Faserkerndurchmesser von 100 μm bis 150 μm machen keine Kompromisse bei einem Standard, selbst bei erhöhter Kabellänge oder Leistung. Die Standardkabelkonfiguration für hochwertige Raycus-Laserquellen beträgt 20 m bis 40 m und kann für längere Längen angepasst werden.
Höhere Standards erreichen, basierend auf jahrelanger technischer Ansammlung
Um höhere Standards zu erreichen, hat Raycus auf jahrelange technische Ansammlungen gesetzt und seit 2021 eine Reihe von Durchbrüchen erzielt. Dazu gehören Fortschritte in der Strahlqualitätskontrolltechnologie, der aktiven Steuerung der Divergenzwinkeltechnologie (bezeichnet als "A") und der nichtlinearen Unterdrückungstechnologie (bezeichnet als "S").
Abbildung 6: Vergleich vor und nach der Strahlqualitätskontrolle
Abbildung 7: Vergleich vor und nach der aktiven Steuerung des Divergenzwinkels
Abbildung 8: Kaskadierte geneigte Gitter zur SRS-Unterdrückung
Nichtlineare Unterdrückungstechnologie (Raycus interner Code S, Unterdrückung von SRS)
Der Raman-Unterdrücker arbeitet, indem er Raman-Samen, die vom Modul erzeugt werden, durch geneigte Bragg-Gitter herausfiltert und so die Verstärkung der Raman-Samen im nicht-quellenbezogenen Leistungsübertragungsbereich verhindert, während er den Leistungsübertragungsbereich und den externen optischen Pfad vom Raman-Feedback zum Modul isoliert. Es gibt jedoch derzeit bestimmte Probleme mit Raman-Gittern. Um eine tiefe Filterbandbreite zu erreichen, sind eine hohe Chirprate und eine große Länge erforderlich. Dies erfordert deutlich höhere Gravurschwierigkeiten und Kosten, während die Erhöhung des Filterverhältnisses eine Erhöhung der Einstelltiefe erfordert, was zu erhöhten Verlusten und sogar zur Beeinträchtigung der Strahlqualität führen kann.
Daher hat Raycus basierend auf den oben genannten Nachteilen ein kaskadiertes geneigtes Gitter eingeführt. Durch die serielle Verbindung von zwei geneigten Gittern kann ein breiterer Filtereffekt und geringere Kosten erzielt werden, wodurch eine niedrige Nichtlinearität des Moduls erhalten bleibt.
Abbildung 9: Kaskadierter Raman-Unterdrücker mit Doppelgittern
Ein höherwertiges Standardsystem, das beeindruckende Anwendungsergebnisse liefert
Seit der Einführung der 60-kW-Laserquelle im Jahr 2023 hat Raycus aufgrund ihrer herausragenden Schneidvorteile große Aufmerksamkeit auf dem Markt erlangt. Ein Vergleich der Schnittgeschwindigkeiten für Edelstahl mit unterschiedlichen Dicken zwischen den 60 kW, 40 kW und 30 kW Laserquellen zeigt den bemerkenswerten Vorteil der 60-kW-Laserquelle, insbesondere bei Edelstahlplatten mit Dicken über 50 mm. Echtzeitaufnahmen der 60-kW-Laserquelle beim Schneiden von 70 mm und 125 mm dickem Edelstahl zeigen die Brillanz ihrer Schneidleistung.
Abbildung 10: Vergleich der Schnittgeschwindigkeit für 60 kW, 40 kW und 30 kW Laserquellen auf Edelstahl
Den Weg weisen und den Maßstab setzen: Hochwertige Entwicklung von Ultrahochleistungs-Laserquellen
Mit dem Eintritt in das Jahr 2023 ist Raycus der Ansicht, dass die Entwicklung industrieller Faserlaserquellen über die bloße Leistungssteigerung hinausgeht – Raycus hat bereits 2021 die 100-kW-Laserquelle erreicht. Die zukünftige Entwicklung von Laserquellen über einem Megawatt sollte sich auf eine umfassende Verbesserung der Laserquellenqualität konzentrieren. Raycus bleibt technischen Durchbrüchen und Produktinnovationen verpflichtet, schafft aktiv ein höheres Qualitätsstandardsystem, bietet hochwertige Faserlaserquellenprodukte für globale Kunden an und fördert die hochwertige Entwicklung von inländisch hergestellten Laserquellen.
