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3-Achsen Laserstrahl-Subsysteme
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Unbestreitbar die bei weitem beste Lösung für die Bearbeitung großer Felder mit kleinen Spotdurchmessern. Diese robusten Einheiten kombinieren Geschwindigkeit und Flexibilität mit Bearbeitungsfeldern von bis zu 1500 x 1500 mm². AXIALSCAN- und FOCUSSHIFTER-Produkte sind als einzelne Module erhältlich und mit RAYLASE Technologie ausgestattet.
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Die Vorteile von 3-Achsen-Systemen
Die 3-Achsen-Subsysteme wurden mit Blick auf die Kosten- und Größeneinschränkungen von Ausgabe-Objektivlinsen bei 2-Achsen-Ablenkeinheiten entwickelt. Bei zuletzt genannten gibt es Grenzen bei der Strahlapertur, was ihre Fähigkeit, kleinere Spots in mittelgroßen Bearbeitungsfeldern zu erzeugen, einschränkt. Die 3-Achsen-Subsysteme erfüllen Anforderungen von Kundenanwendungen für große Bearbeitungsfelder mit kleineren Spotgrößen und ermöglichen es dem Benutzer, den Arbeitsabstand und die Feld- und Spotgröße für dieselbe Ablenkeinheit zu ändern. Das 3-Achsen-Subsystem ist zudem besser geeignet für die Bearbeitung beweglicher Teile und bei 3D-Anwendungen ermöglicht es die Bearbeitung von nicht flachen Teilen oder unebenen Flächen und Hochleistungsprodukten. Mittlerweile sind diese Lösungen für frequenzverdoppelte Nd:YAG-, Dioden-, Nd:YAG- und CO2-Laser verfügbar.
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Funktionsbeschreibung
In einem 3-Achsen-Subsystem wird der Laserstrahl durch das Eintrittloch des sog. Linear-Translator-Moduls eingekoppelt und trifft auf eine linear verschiebbare Linse, die ihn divergiert. Durch eine oder - je nach Variante des 3-Achsen-Subsystems - zwei Fokussierlinsen wird der Strahl fokussiert und trifft in der nachgeschalteten Ablenkeinheit auf die von Galvanometer-Scannern bewegten Spiegel, die den Laserstrahl in X- und Y-Richtung ablenken.
In einem Subsystem ohne Fokuskorrektur würde der fokussierte Laserspot ein kugelförmiges Bearbeitungsfeld ergeben. An Stellen außerhalb der Bearbeitungsfeldmitte wäre der Laserstrahl nicht im Fokus, da der Abstand von der Objektivlinse zum Arbeitsfeld in den äußeren Bereichen des Feldes größer ist als in der Mitte.
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In einem 3-Achsen-Subsystem wird die Fokuskompensation durch Anpassungen der Distanz zwischen der beweglichen Linse und der/n Fokussierlinse/n erreicht, während die Galvanometer-Scanner den Laserstrahl über das Bearbeitungsfeld lenken. Der Abstand zwischen der beweglichen Linse und der/n Fokussierlinse/n wird in Echtzeit von einer dritten, beweglichen Z-Achse angepasst – daher die Bezeichnung "3-Achsen-Subsystem".
Das Modul, in dem die Z-Achse eingebaut ist, wird bei RAYLASE-Produkten als Linear-Translator-Modul bezeichnet. Dies ist eine opto-mechanische Komponente, die den Laserspot entlang der optischen Achse nach unten leitet. Das Laserstrahl-Subsystem kann daher mit unterschiedlichen Ablenkeinheiten ausgestattet werden. Die Fokussiereigenschaft des Subsystems wird durch das Linear-Translator-Modul bzw. bei einigen Ausführungen (FOCUSSHIFTER) zusätzlich durch ein F-Theta-Objektiv an der Ablenkeinheit bestimmt.
RAYLASE bietet momentan drei Gruppen dieser Subsysteme an.
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AXIALSCAN
Die Subsysteme AXIALSCAN stellen die perfekte Lösung für kleine Spotdurchmesser und variable Bearbeitungsfelder dar. Sie sind in verschiedenen Varianten verfügbar und sind mit einem verbesserten optischem Design ausgestattet, das sehr kleine Spotdurchmesser für große Bearbeitungsflächen von bis zu 1500 x 1500 mm² ermöglicht. Aufgrund seiner hohen Leistungsdichte wirkt der Spot wie ein Skalpell und erlaubt damit auch die Verwendung von Lasern mit geringerer Leistung, was die Systemkosten deutlich senkt. Die erforderliche Bearbeitungsfeldgröße wird in diesen Modulen manuell bestimmt. Das AXIALSCAN-Subsystem eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten wie das Schneiden von Folien und gerasterten Materialien:
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AXIALSCAN (motorisiert)
Bei dieser Variante des AXIALSCANs lässt sich der Z-Achsen-Block innerhalb des Linear-Translator-Moduls motorisch verschieben. Dies ermöglicht eine motorisierte Anpassung der Bearbeitungsfeldgröße.
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FOCUSSHIFTER
FOCUSSHIFTER ist eine ganz neue Produktreihe, in der die XY-Ablenkeinheit (15 oder 20 mm Apertur), die mit einem F-Theta-Objektiv ausgestattet ist, mit einem vorfokussierenden Linear-Translator-Modul kombiniert wird. In dieser Konfiguration wird das Linear-Translator-Modul zur Änderung der Fokusebene und zur Bestimmung der Arbeitsfeldgröße eingesetzt, wodurch es möglich wird, dreidimensionale Bearbeitungen durchzuführen. Das Diagramm stellt das Funktionsprinzip dieses Produkts schematisch dar.
Der FOCUSSHIFTER kann beispielsweise bei der Erstellung eines 3D-Bildes in einem Glasblock oder bei der Tiefenbearbeitung von Material zum Einsatz kommen.
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