フラウンホーファーは、さまざまなエネルギーパターンをすばやく生成できる新しいレーザーをテストします

数日前、ドイツのザクセン州とイスラエルの科学者によって形成された研究チームが、FraunhoferIWSで工業用処理用の新しいタイプのレーザーを共同でテストしています。 このシステムは、今日の高出力レーザーではまったく新しい「コヒーレントビーム結合」法に基づいています。

この13kWレーザーは、動作中にさまざまなエネルギー分布パターンをすばやく生成できるため、材料を非常に正確かつ迅速に処理できます。研究チームは、この技術が最終的に世界のレーザーサプライヤーに宣伝され、業界が結果を共有できるようになることを望んでいます。


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■ダイナミックビームレーザーのクローズアップショット



Fraunhofer IWSのこの「ダイナミックビーム」レーザーは、イスラエルの科学者の最新のイノベーションです。研究所はまた、このレーザーソリューションを採用した世界で最初の研究機関でもあります。研究チームとプロジェクトパートナーのCivanLasersは、テストでより多くの新しいアプリケーションシナリオを拡張することを望んでいます。



「新しいレーザーは、たとえば医療技術や航空宇宙の分野で、材料加工の限界を押し上げるでしょう」と、Fraunhofer IWSInstituteの切断および接合技術の責任者であるAndreasWetzig博士は述べています。



1000倍速い

イスラエルのCivanLaserの「DynamicBeam」レーザーは、数十の個別のビームを高品質の強力なレーザービームに結合します。一部のビーム（光学フェーズドアレイ）の谷と山の小さな位相シフトにより、レーザーはレーザービームにさまざまなエネルギー分布パターンをすばやく生成できますが、通常のレーザーはビームの中心にのみエネルギーを集中させます。新しいレーザーシステムは、ワークピースにリング、8の字、馬蹄形などのエネルギー集束パターンを生成できます。



新しいシステムと同じエネルギー分布パターンを実現するために、以前はビーム偏向光学系または高速振動ミラーによって実現されていました。しかし、最速の振動ミラーでさえ、レーザービームのエネルギーモードを再調整するのに数ミリ秒を必要とします。研究チームのテストには、動的ビーム成形を金属積層造形に適用する可能性の評価が含まれます。 「ShapeAM」プロジェクトの一環として、研究者は新しいレーザーシステムをテストして材料特性を改善しました。



■研究チームのメンバーが新しいレーザーをテストしています



具体的には、研究チームの目標は、宇宙部品、インプラント、およびモバイル軽量部品で使用されるチタンおよびアルミニウム合金の積層造形です。テスト中、Civan Lasersは、動的ビーム成形技術を使用してプロセスで発生する可能性のある欠陥を排除し、より高品質の3D印刷効果を得る予定です。同社のCEOであるEyalShekel博士は、「ShapeAMプロジェクトにより、金属積層造形における動的ビーム成形の利点を探ることができます」と述べています。



ドイツとイスラエルの間の協力と交換

共同プロジェクトは、イスラエルとドイツの間の科学的交流へと発展することが期待されています。テスト後、FraunhoferIWSはテスト結果をエルサレムに送り返します。また、研究所は一時的に交換研究員をイスラエルに派遣する予定です。その見返りとして、CivanLasersの専門家はレーザーラボで他のテストを実行できます。




13kWレーザーは、動作中に数千倍の速度でエネルギー分布パターンを生成できます



共同テストは、「ダイナミックビーム」レーザーの可能性と限界を明らかにすることを目的としています。当初、研究チームは、基本的なテストにさまざまなビームプロファイル、材料、およびプロセスを使用することを計画しています。次に、加工が難しい材料や材料複合材料の切断、接合、積層造形など、新しいシステムの特定のアプリケーションを評価します。

高出力レーザーポインター

「ダイナミックビーム」は処理速度を2倍にします

新しいレーザーは、添加剤および接続プロセスにおいて、非溶融プールの表面および溶融プールの深さの迅速かつ正確な制御を実現することが予測されます。研究チームは、新しいレーザーがバリのない切断と高いエッジ品質の点でレーザー切断の利点を示し続けることを期待しています。彼らは、「ダイナミックビーム」レーザーの処理速度は、従来のファイバーレーザーと比較して2倍になると見積もっています。



いずれにせよ、新しいレーザーのテストに成功すれば、この技術は将来の金属加工、医療技術、電気自動車、航空宇宙産業で幅広い応用の見通しがあることが示されます。