System- und verfahrenstechnischer Vergleich von Nd:YAG- und CO2-Lasern im Leistungsbereich bis 5 kW

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Fasergeführte Nd:YAG-Laser mit bis zu 4000 Watt Ausgangsleistung gewinnen zunehmend an Bedeutung in der industriellen Blechbearbeitung, insbesondere im Schneiden und Schweißen, und stellen eine direkte Konkurrenz zu CO2-Lasern dar. Anhand experimenteller Daten werden die Auswirkungen der unterschiedlichen Wellenlängen beider Lasertypen auf die Wechselwirkungsmechanismen und die erzielbaren Prozessdaten beim Bearbeiten von Stahl und Aluminium untersucht. Besonders relevant für Anwender ist die Analyse, in welchen Anwendungsfeldern die geringere Strahlqualität der heutigen lampengepumpter Festkörperlaser im Vergleich zu industriellen CO2-Lasern zu Nachteilen im Bearbeitungsprozess führt und wie die kürzere Wellenlänge Vorteile bei der Energieeinkopplung in das Werkstück bietet. Zudem wird eine neue systemtechnische Möglichkeit zur Kombination fasergeführter Laser vorgestellt, die das Anwendungsspektrum der aktuellen lampengepumpter Nd:YAG-Laser erweitern könnte. Weiterführende Abschätzungen geben einen Ausblick auf Effizienzsteigerungen durch die systematische Anwendung der vorgestellten Vielstrahltechnik bei fasergeführten Lasern hoher Strahlqualität. Ein Kostenvergleich aktueller industriell verfügbarer Lasersysteme wird ebenfalls durchgeführt, wobei wirtschaftlichere Anwendungsbereiche für die jeweiligen Lasertypen aufgezeigt werden.