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Schicht für Schicht optimal kontrollieren

 

Die Additive Fertigung zusammen mit 3D-CAD-Anwendungen haben die Art und Weise wie Prototypen und individuell angepasste mechanische Komponenten entwickelt und gefertigt werden signifikant verändert. Zurzeit beobachten wir weitere, tiefgreifende Veränderungen im Markt durch Selective Laser Melting (SLM) oder Selective Laser Sintering (SLS), auch bekannt unter der Bezeichnung metallischer 3D-Druck. Längst sind diese innovativen Technologien als Standard zur Entwicklung kritischer, individuell anpassbarer und schwer...

Insgesamt ersetzen LEDs in vielen Industrien traditionelle, breitbandige Lichtquellen, das Anwendungsspektrum der effizienten Leuchtmittel wird immer vielfältiger. Gleichzeitig steigt auch die Nachfrage nach entsprechenden Messmethoden, um deren Qualität sicherzustellen. Messgeräte aus der Lasertechnik bieten die Möglichkeit, schnell und präzise Messungen der Lichtleistung sowie der Intensitätsverteilung durchzuführen. Im Bereich der Leistungsmessung eignen sich kalibrierte Photodioden hervorragend. Um die räumliche Intensitätsverteilung anderer Lichtquellen zu prüfen und zu bewerten,...

Im Rahmen zahlreicher Projekte in der Laseranwendungs-Forschung müssen unterschiedliche Laserquellen getestet, ihre Leistungen bestätigt und dokumentiert werden. Nur so kann sichergestellt werden, dass:

  • die Laserquelle laut Hersteller-Spezifikation arbeitet.
  • die Qualität des fokussierten Strahls den Anforderungen entspricht.
  • die Ausgangsbasis als Vergleich für zukünftige Messungen korrekt dokumentiert wird.

In Zeiten knapper Budgets kann dies zu einer echten...

Industrielle Lasersysteme mit sehr hohen Leistungen sind wertvolle Werkzeuge in der Materialverarbeitung. Ihre Spitzenleistung dauerhaft zu erhalten und den Prozess damit zu optimieren, maximiert den Durchsatz, reduziert die Stillstandzeiten und spart damit bares Geld. Erzielt werden kann dies nur, wenn die wesentlichen Kenngrößen des gesamten Systems ‒ darunter seine Ausgangsleistung, die Fokusgröße und die Fokuslage ‒ regelmäßig gemessen und langfristig überprüft werden.

 

Fokusverschiebung
Die Fokuslage eines Laserstrahls wird durch thermische...

„Messen statt hoffen“ spart Zeit und Geld bei der Wärmebehandlung von Stahl mittels Laserstrahlung
 
In den vergangenen Jahren setzte sich die Lasertechnik bei der wärmeinduzierten Oberflächenbehandlung von hochlegierten Stählen immer mehr durch. Sie löste in vielen Anwendungen große Öfen ab, in denen die kompletten Maschinenkomponenten erhitzt werden mussten. Die Vorteile der Laser liegen klar auf der Hand: Bauteile lassen sich damit – sowohl hinsichtlich der Fläche als auch der Eindringtiefe – sehr definiert bearbeiten. Dadurch wird...

Stellen Sie die Messungen mehrerer Strahlquerschnitte einfach und übersichtlich in Partitionen mit dem BeamGage Professional dar. Der Sensor der Kamera wird dabei in einzelne Bereich unterteilt. Wie Sie die Vorteile daraus schnell nutzen können, zeigen wir Ihnen Schritt für Schritt.
Anwender-definierte Pass/Fail-Grenzen ermöglichen es, die unteren und oberen Werte für eine akzeptable Messung individuell festzulegen. Der Nutzer erhält damit eine klare Anzeige, sobald die Messergebnisse außerhalb der spezifizierten Grenzen liegen.
In vielen Fällen können Sensoren von Ophir für weitaus höhere Leistungen genutzt werden, als diese in der Spezifikationen beschrieben sind sofern die Bestrahldauer nur sehr kurz ist.
Wenn Sie die Spitzenleistung einfach und schnell berechnet haben wollen: Klicken Sie auf diesen Kalkulator für Laserspitzenleistung. Wenn Sie wissen möchten, wie Sie die tatsächliche Pulsform Ihres Lasers messen und daraus die Spitzenleistung Ihres Lasers berechnen können, lesen Sie weiter.
Pyroelektrische Sensoren sind das Werkzeug der Wahl, wenn die Energie wiederholt gepulster Laserstrahlung ermittelt werden soll. Sie messen Energie und sind sehr schnell. Allerdings: Sie sind keinesfalls unzerstörbar.
Wenn Sie die Leistungsdichte Ihres Lasers schnell und automatisch berechnet haben möchten, klicken Sie bitte hier. Weiterlesen sollten Sie, wenn Sie daran interessiert sind, die Leistungsdichte auf einfachem Weg selbst zu berechnen – und das sogar im Kopf.
Leider ist eine Beschädigung des Schlitzes bei einem NanoScan-Messgerät nicht immer offensichtlich. Es gibt weder laute Geräusche, noch offensichtliche Probleme mit dem Aufbau oder den Ergebnissen. Häufig beschränkt sich die Beschädigung auf einen sehr kleinen Bereich des Schlitzes, so dass die Messungen davon gar nicht beeinträchtigt werden. Das Problem taucht dann auf, wenn der Strahl in ein beschädigtes Areal kommt. Plötzlich stimmen die Messungen nicht mehr. Diese Änderungen können vielleicht nur marginal sein und doch verursachen sie zu irreführende Schlussfolgerungen.
BeamGage bietet über eine eigene Option "Privileges" die Möglichkeit, Bedienelemente zu deaktivieren und die Modifikation von Messergebnissen zu sperren.
Kristen Winterton, Expertin für Kalibrierung bei Ophir
Laser-Messgeräte regelmäßig zu kalibrieren spart Geld, Zeit und Frustration – das zeigt die Erfahrung. Sie zeigt aber auch, dass viele Anwender diesen Zusammenhang nicht sehen. Für sie erschließt sich die Notwendigkeit einer Kalibrierung nicht. Mit diesem Artikel möchten wir Einblicke in die Materie aus der Sicht und der täglichen Erfahrung der Leiterin eines ISO-zertifizierten Kalibrierlabors geben...
Messer Cutting Systems nutzt Ophir BeamWatch zur berührungslosen Messung des Laserstrahls
 
Präzise Schnittkanten, anspruchsvolle Bauteilgeometrien, geringere Materialschmelze – das Laserschneiden bringt viele Vorteile. Diese lassen sich aufgrund der stetig steigenden  Laserleistung nun auch bei neuen Anwendungen nutzen:...

Lasermesstechnik mit Schnittstellen

Die Diskussionen um Industrie 4.0 und Big Data haben die Unternehmen sensibilisiert, die Vorteile einer Digitalisierung in der Produktion zeigen sich immer deutlicher: Die Qualität der Produkte steigt, die Ausfallzeiten lassen sich deutlich reduzieren und die Prozesse werden insgesamt optimiert. Die Sammlung und Speicherung von Messdaten innerhalb der Fertigung wird zum Kernthema. Als Hersteller von Messtechnik für Laser erkannte MKS Instruments diese Entwicklung und bietet unter der Marke Ophir eine breite Palette an Sensoren, die über...

Sämtliche Messgeräte, die mit Laserstrahlen in Berührung kommen, sollten regelmäßig kalibriert werden. Wie häufig eine solche Kalibrierung durchgeführt werden muss, hängt maßgeblich von der Art ihrer Anwendung ab. Gerade in sensiblen medizinischen Bereichen sind die Vorgaben sehr eng. Ophir bietet ein globales Netz an Kalibrierlaboren, die über eine Zertifizierung gemäß ISO/IEC 17025 verfügen oder kurz vor Abschluss des Zertifizierungsprozesses stehen.
Wassergekühlte Ophir Sensoren messen hohe Leistungen und sind dennoch sehr kompakt. Um die korrekte Funktion des Sensors zu gewährleisten, müssen sich Durchflussrate, Temperatur und Temperaturstabilität des Wassers innerhalb eines empfohlenen Bereichs bewegen. Wird die Durchflussrate exakt eingehalten, liefert der Sensor optimale Messergebnisse. Erreicht das Anwendungssystem die erforderliche Durchflussrate nicht, kann auch mit minimalen Durchflussraten gearbeitet werden und der Sensor erfüllt immer noch die Spezifikationen. Allerdings könnten sich Antwortzeit und Linearität verändern.
Laser gibt es seit mehr als 65 Jahren. Sie ermöglichen eine Vielzahl neuer Anwendungen und werden gerade deshalb geschätzt, weil sich außergewöhnliche Anforderungen – weit über die Möglichkeiten klassischer Werkzeuge hinaus – damit erfüllen lassen. Während man zu Beginn nur einfache Laser mit Gauß’schem Strahlprofil kannte, entwickelten Wissenschaftler schon bald komplexere Multimode-Formate wie TEM03 oder TEM33, wie sie aktuell in der Telekommunikation, analytischen Instrumenten, der Medizin, dem Laserschweißen, Laserscannen, der Gesichtserkennung und vielem mehr angewendet werden.
Wenn Ihr Laserstrahl zu klein oder zu groß ist, können Sie dies prinzipiell mit dem Hinzufügen geeigneter Optiken einfach ausgleichen (Strahlaufweiter oder Strahlreduzierer). Aber Vorsicht: Es gibt zwei grundlegend unterschiedliche Möglichkeiten dazu - die wiederabbildenden Optiken und die nach dem Galileo Fernrohr. Welche Möglichkeit ist die Richtige? Das hängt von Ihrer Anwendung ab! Vor der Erklärung, wann welcher Typ sinnvoll eingesetzt wird, werfen wir zunächst einen Blick in das Innere des Zubehörs und erklären, wo die physikalischen Unterschiede liegen.
Ist es überhaupt möglich, einen UV-Laser mittels einer CCD-Kamera mit Silizium-Sensor zu vermessen? Prinzipiell lautet die Antwort darauf: Ja, das ist möglich. Allerdings trägt die direkte UV-Strahlung den Silizium CCD-Chip mit der Zeit ab. Die Ablation addiert sich auf und hängt von der Intensität, der Wellenlänge und der Bestrahldauer des Sensors ab. Will man UV-Licht vermessen, ohne Schaden am CCD-Chip anzurichten, bildet man den Stahl am besten nicht direkt auf dem CCD-Sensor ab, sondern verwendet einen UV-Bildwandler. Risiko dabei: Ein Bildwandler oder Abschwächer kann dem Strahl Abweichungen oder Fehler aufprägen. Diese Fremdeinflüsse können die Ergebnisse der Strahlmessung und damit des angezeigten Profils verändern, so dass der Unsicherheitsfaktor der ermittelten Ergebnisse steigt. Ophir Spiricon bietet eine Vielzahl an Komponenten rund um die Strahlmessung an und verfolgt bei allen Entwicklungen das Ziel, den Laserstrahl nicht zu verändern. Im Rahmen dieses Artikels stellen wir Ihnen verschiedene Messoptionen vor, doch zunächst kehren wir noch einmal zurück zur direkten Abbildung eines UV-Strahls inklusive der Abschwächung.
Laserleistung bis 12kW in industriellen Umgebungen messen
CNC-Laseranlagen werden in vielen wettbewerbsintensiven Industrien eingesetzt. Die Anforderungen an die automatisierte Technologie und die Erwartungen an die Qualität der damit produzierten Teile ist sehr hoch. Wer die Produktionsgeschwindigkeit hoch aber gleichzeitig seine Ausschussraten niedrig halten möchte, muss den Laserstrahl kontinuierlich messen. Dabei genügt es nicht, sich alleine auf die Messwerte des im Laser integrierten Messgeräts zu verlassen, da es den nachgelagerten Strahlengang nicht berücksichtigt. Aussagekräftig ist nur die Messung des Laserstrahls, wie er auf das Werkstück auftreffen würde. In der automatisierten Fertigung heißt dies ganz konkret, dass idealerweise während des Be- und Entladeprozesses Leistungsmessungen durchgeführt werden. Sie sollten schnell, aber dafür in kurzen Messabständen erfolgen. Der aus den Messungen ermittelte Trend ermöglicht es Fehler im Vorfeld zu erkennen und zu vermeiden. Allerdings stellt es den Anwender durchaus vor einige Herausforderungen, Hochleistungs-Laserstrahlen in einer Produktionsumgebung zu messen:
Auf was es bei wassergekühlten Ophir Sensoren wirklich ankommt
Durchflusskonditionen
Ophir Sensoren mit Wasserkühlung wurden zur Messung von hohen Laserleistungen entwickelt, gleichzeitig sind sie sehr kompakt und schnell. Um die korrekte Funktion des Sensors sicherzustellen, müssen sich Durchflussrate, Temperatur und die Temperaturkonstanz des Wassers im vorgegebenen Bereich bewegen. Unsere Empfehlungen basieren dabei auf der Annahme, dass die Wassertemperatur auch bei der maximalen Leistung um nicht mehr als 10 Grad ansteigt. Die Tabelle unten gibt die korrekten Informationen zum Durchfluss bei maximaler Leistung für unterschiedliche Ophir Sensoren an. Hält man sich an die empfohlenen Durchflussmengen, erzielt man die optimale Kühleffizienz im Messkopf und gewährleistet damit auch in Langzeittests unkritische Temperaturbedingungen im Messsystem.
Optische Signale im Bereich von Femtowatt (10-15) bis Nanowatt (10-9) zu messen, kann eine anspruchsvolle Aufgabe sein. Häufig verlieren sich diese extrem niedrigen Signalstärken im Rauschen der Sensoren oder werden von der Hintergrundbeleuchtung überlagert. Die Rauschebene für Photodioden-Sensoren, die mit einer geringen Bandbreite von (~10 Hz) betrieben werden, liegt im Bereich von einem Picowatt (10-12). Auch eine weitere Verringerung der Bandbreite durch Filtern oder Ausmitteln wird den Rauschpegel nur geringfügig reduzieren. Um den Rauschpegel deutlich zu senken, nutzen wir einen Lock-in-Verstärker. Dieser verbessert die Rauschunterdrückung um drei Größenordnungen oder mehr, die Unterdrückung der Hintergrundsignale liegt sogar um mehrere Größenordnungen über der Rauschunterdrückung.
Der Dynamikbereich von Strahlprofil-Messgeräten sorgt immer wieder für Verwirrung. Können Sie die Unterschiede in der verwendeten Terminologie - nicht nur bei Ophir, sondern generell bei den entsprechenden Herstellern am Markt - einwandfrei erklären? Lassen Sie uns einen Blick ins Detail werfen:

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