Schaffung eines höheren Standards mit umfassenden „Dual-Effect“-Upgrades
Im Bereich der Ultrahochleistungs-Laserquellen (Schneideversionen) über 20 kW ist Raycus bestrebt, die Anforderungen der Kunden zu erfüllen. Basierend auf umfangreichen Kundennutzungsdaten und zahlreichen technischen Austauschen und Tests mit führenden Schneidkopfherstellern hat Raycus einen höheren Unternehmensstandard etabliert, der über Branchen- und internationale Normen hinausgeht. Diese Errungenschaft ermöglicht umfassende Verbesserungen der Schneideffizienz und -leistung durch Abstimmung auf Systemebene.
Fiber Core und M 2 Standard von Raycus
Bei Ultrahochleistungs-Laserquellen ist zur Erzielung hervorragender Anwendungsergebnisse mehr als nur die Leistung des Faserkerns erforderlich. Um eine optimale Anwendungsleistung zu erzielen, ist eine Übereinstimmung zwischen dem Faserkern und dem M2 Wert erforderlich. Wenn die Gesamtqualität des Laserquellensystems normal ist und der Faserkern einfach reduziert wird, ohne dass sich die Strahlqualität proportional verringert (M2 oder BPP), wird es zu einer extremen Herausforderung um zufriedenstellende Schnittergebnisse zu erzielen. Beispielsweise sollte bei einer 20.000-W-Laserquelle mit einer Ausgangsleistung von 100 μm unter Berücksichtigung der besten Schneidergebnisse und der Kompatibilität mit dicken und dünnen Platten der optimale M2 Wert bei etwa liegen 11.
Wir bieten Faserkernleistungen von 100 μm bis 150 μm für Laserquellen mit 20 kW bis 60 kW an und kontrollieren dabei strikt den M2-Bereich. Dieser Ansatz ermöglicht eine nahtlose Anpassung der Schneidprozesse von niedriger bis hoher Leistung und minimiert Abweichungen zwischen Modellen desselben Typs.
M2 Standard von Raycus:
Abbildung 1: Abbildung des Strahlqualitätstests
Abbildung 2: Gemessene Strahlqualität der Raycus 40 kW-Laserquelle
Umfassender Divergenzwinkelstandard:
Obwohl M2 86,5 % der Energieverteilung darstellt, eignet es sich nur zur Beschreibung von Single-Mode- oder Near-Single-Mode-Laserquellen. Um die Eigenschaften von Multimode-Laserquellen zu berücksichtigen, hat Raycus das Konzept eines umfassenden Divergenzwinkels entwickelt und dabei die 99,84 %-Beschreibung verwendet, um den gesamten Energiedivergenzwinkel abzudecken. Dieser Standard beseitigt Probleme, die häufig bei herkömmlichen Laserquellen auftreten, wie z. B. Überhitzung aufgrund übermäßigen Schutzes, direkte Erwärmung von Kollimatoren, übermäßige Streuung im geschützten Modus, Durchbrennen der Apertur und Düsenerwärmung. Die Hochleistungs-Faserlaserquellen von Raycus sind marktführend und erzielen aufgrund dieses strengen Standards das höchste inländische Versandvolumen.
Divergenzwinkelstandard von Raycus: 20 kW bis 60 kW, Gesamtdivergenzwinkel (99,84 %, Halbwinkel) ≤ 0,13
Abbildung 3: Darstellung des Brennens und der Rückkehr der Strahlapertur aufgrund eines übermäßigen Divergenzwinkels
Behebung von Öffnungsschäden und Gewährleistung einer stabilen Schneidleistung
Der Grund für die Einführung des umfassenden Divergenzwinkelstandards liegt darin, dass die meisten Hochleistungsschneidköpfe auf dem Markt eine optische Apertur von etwa 0,13 haben. Somit begrenzen die Kollimatoren das Licht der Laserquelle vor der Blende und begrenzen so überschüssiges oder Streulicht. Ist der Anteil an überschüssigem Licht (Streulicht) zu hoch, bedeutet dies, dass der Gesamtdivergenzwinkel der Laserquelle zu groß ist, was zu Blendenschäden führen kann. Darüber hinaus wird aufgrund der Beugung am Rand der Blende etwas Streulicht auf den Kollimator fallen, was zu starken thermischen Effekten und einem instabilen Schnitt führt.
Abbildung 4: Darstellung des Lichtwegs mit Raycus Standard, minimales Streulicht
Nichtlinearer Standard
Um der steigenden Nachfrage nach einer effizienten Bearbeitung großformatiger und dicker Platten gerecht zu werden, hat die Leistung von Laserquellensystemen zugenommen. Dies hat jedoch aufgrund der verringerten Faserkerngröße und der größeren Länge zu nichtlinearen Effekten und einer erhöhten stimulierten Raman-Streuung (SRS) in optischen Übertragungsfasern geführt.
Nichtlinearer Standard von Raycus: 20 kW bis 60 kW, SRS-Effekt: ≥ 30 dB bei 100 % Leistung
Abbildung 5: Nichtlineares Spektrum einer 30-kW-Laserquelle, 100 μm, 30 m
Unabhängigkeit von Standards
Jeder Standard behält seine Unabhängigkeit und es werden keine Kompromisse bei einem Standard auf Kosten anderer gemacht. Raycus-Produkte mit ultrahoher Ausgangsleistung von 20 kW bis 60 kW und 100 μm bis 150 μm Faserkern machen keine Kompromisse bei jedem Standard, selbst bei größerer Kabellänge oder Leistung. Die Standardkabelkonfiguration für hochwertige Raycus-Laserquellen beträgt 20 m bis 40 m und kann für längere Längen individuell angepasst werden.
Erreichen höherer Standards, basierend auf jahrelanger technischer Anhäufung
Um höhere Standards zu erreichen, hat sich Raycus auf jahrelange technische Anhäufung verlassen und seit 2021 eine Reihe von Durchbrüchen erzielt. Dazu gehören Fortschritte in der Strahlqualitätskontrolltechnologie, die aktive Steuerung der Divergenzwinkeltechnologie (bezeichnet als „A“) und die nichtlineare Unterdrückungstechnologie ( mit „S“ bezeichnet).
Abbildung 6: Vergleich vor und nach der Strahlqualitätskontrolle
Abbildung 7: Vergleich vor und nach der aktiven Steuerung des Divergenzwinkels
Abbildung 8: Kaskadengekippte Gitter zur SRS-Unterdrückung
Nichtlineare Unterdrückungstechnologie (Raycus Internal Code S, Unterdrückung von SRS)
Der Raman-Unterdrücker filtert die vom Modul erzeugten Raman-Keime durch geneigte Bragg-Gitter heraus und verhindert so die Verstärkung von Raman-Keimen im Nichtquellen-Leistungsübertragungsteil, während er den Leistungsübertragungsteil und den externen optischen Pfad von der Raman-Rückkopplung zum Modul isoliert. Allerdings gibt es derzeit gewisse Probleme mit Raman-Gittern. Um eine tiefe Filterbandbreite zu erreichen, sind eine große Chirp-Rate und eine große Länge erforderlich. Dies erfordert deutlich höhere Gravurschwierigkeiten und -kosten, während eine Erhöhung des Filterverhältnisses eine Vergrößerung der Einstelltiefe erfordert, was zu erhöhten Verlusten führen und sogar die Strahlqualität beeinträchtigen kann.
Daher hat Raycus, basierend auf den oben genannten Nachteilen, ein kaskadierendes geneigtes Gitter eingeführt. Durch die serielle Verbindung zweier geneigter Gitter können ein breiterer Filtereffekt und geringere Kosten erzielt werden, wodurch eine geringe Nichtlinearität des Moduls erhalten bleibt.
Abbildung 9: Kaskadierter Raman-Suppressor mit Doppelgittern
Ein System mit höherem Standard, das atemberaubende Anwendungsergebnisse liefert
Seit der Einführung der 60-kW-Laserquelle im Jahr 2023 hat Raycus aufgrund seiner herausragenden Schneidvorteile große Aufmerksamkeit auf dem Markt erregt. 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 für Edelstahlplatten mit Dicken über 50 mm. Echte Aufnahmen der 60-kW-Laserquelle, die 70 mm und 125 mm dicken Edelstahl schneidet, zeigen die Brillanz ihrer Schneidleistung.
Abbildung 10: Vergleich der Schnittgeschwindigkeit für 60-kW-, 40-kW- und 30-kW-Laserquellen auf Edelstahl
Vorreiter sein und Maßstäbe setzen: Hochwertige Entwicklung von Ultrahochleistungs-Laserquellen
Zu Beginn des Jahres 2023 geht Raycus davon aus, dass die Entwicklung industrieller Faserlaserquellen über die bloße Leistungssteigerung hinausgeht – Raycus hat die 100-kW-Laserquelle bereits im Jahr 2021 auf den Markt gebracht. Die zukünftige Entwicklung von Laserquellen über einem Megawatt sollte sich auf eine umfassende Verbesserung der Qualität der Laserquellen konzentrieren . Raycus engagiert sich weiterhin für technische Durchbrüche und Produktinnovationen, schafft aktiv einen höheren Qualitätsstandard, liefert hochwertige Faserlaserquellenprodukte an globale Kunden und fördert die hochwertige Entwicklung von im Inland hergestellten Laserquellen.