Panasonic entwickelt Hochleistungs-Blaue-WBC-Technologie und revolutioniert damit DDL-Anwendungen in der Mikrofabrikation

Mit dieser Technologie können leistungsstarke, kurze WL-Laser für die Mikrofertigung bei hoher Strahlqualität eingesetzt werden

OSAKA, Japan--()--Am 29. Januar 2020 erklärte die Panasonic Corporation, es sei ihr gelungen, den weltweit hellsten blauen Laser vorzustellen. Erreicht wurde dies durch den Einsatz der Wellenlängenstrahl-Kombinationstechnologie (WBC) [1] auf einem direkten Diodenlaser (DDL) zur Erzeugung eines qualitativ hochwertigen Ausgangsstrahls [2]. Diese Technologie ermöglicht die Leistungssteigerung bei gleichzeitiger Beibehaltung der Strahlqualität durch einfache Erhöhung der Anzahl der Laserquellen. Diese Demonstration öffnet die Tür für Laser-Intensitäten, die um zwei Größenordnungen höher sein könnten als herkömmliche blaue Lasersysteme. Mit dieser Technologie wird ein Beitrag zu den aufkommenden Mikrofabrikationsprozessen geleistet, deren Nachfrage in industriellen Anwendungen, wie z. B. in der Automobilindustrie, voraussichtlich wachsen wird.

Die Automobilindustrie bewegt sich in Richtung „Elektronisierung“ und „Miniaturisierung“, während gleichzeitig „hohe Rigidität“, „Designflexibilität“ und „Produktivität“ gefordert werden. Mit diesem Hintergrund wächst die Vorfreude auf die Mikrofabrikationslaser, die verschiedene Arten von Materialien wie Kupfer, Gold und Kunststoff verarbeiten können. Insbesondere blaue Laser mit hoher optischer Absorptionseffizienz sind im Bereich der Kupferherstellung für die Automobilmotoren und -batterien sehr gefragt. Voraussetzung für eine hochproduktive Bearbeitung ist eine Laserstrahlquelle, die sowohl eine hohe Ausgangsleistung als auch eine hohe Strahlqualität aufweist.

Zur Realisierung einer solchen Strahlungsquelle ging Panasonic im Jahr 2013 eine Zusammenarbeit mit TeraDiode, Inc. (TDI), einem Unternehmen mit Sitz in Massachusetts, USA, ein und entwickelt seitdem die WBC-Technologie, die mehrere und unterschiedliche Wellenlängen in einem kombinierten Strahl vereinen kann. 2014 brachte Panasonic mit LAPRISS das weltweit erste Laserschweißrobotersystem auf den Markt, das mit einer Infrarot-DDL mit WBC-Technologie ausgestattet ist*1. Im Jahr 2017 übernahm das Unternehmen TDI als hundertprozentige Tochtergesellschaft*2 und begann mit der Entwicklung der Ausgangsleistungsoptimierung auf WBC sowie der Verkürzung der Wellenlänge.

Die Optimierung der Ausgangsleistung des blauen Lasers mit einer hohen Strahlenqualität (Wellenlängenband = 400 - 450 nm) wurde durch die Kombination von mehr als 100 Strahlungsquellen aus mehreren Diodenbarren [3] mit der WBC-Technologie realisiert.

Diese WBC-Technologie kombiniert die Strahlen von mehreren Sendern mit unterschiedlichen Wellenlängen, die in Winkeln entsprechend der jeweiligen Wellenlänge auf das Beugungsgitter einfallen. Der Resonator wird dann zwischen dem gemeinsamen teiltransparenten Spiegel und jeder Kantenfläche der Sender gebildet. Daraus resultierend hat der Ausgangsstrahl eine Leistung von 135 W bei einer hohen Strahlqualität von BPP [4] 1,5 mm・mrad erreicht.

In Zukunft entwickelt Panasonic ein Bearbeitungssystem, das mit dieser Laserstrahlquelle ausgestattet ist, sowie die Prozessoptimierung in der Laserbearbeitung.

Panasonic wird auf der PHOTONICS WEST 2020 in San Francisco vom 1. bis 6. Februar 2020 Ausstellungen und Vorträge zu unseren technischen Fortschritten halten.*3

Bestandteil dieser Forschung und Entwicklung sind auch die Daten aus einem Projekt - „Entwicklung einer fortschrittlichen Laserbearbeitung mit Intelligenz auf der Grundlage von Hochleistungs- und Hochleistungs-Lasertechnologien (TACMI-Projekt)“ -, das von der New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) aus Japan in Auftrag gegeben wurde.

[Anwendungen] Laserbearbeitung (Schweißen, Schneiden, etc.)

[Patente] Insgesamt 571 nationale und internationale Patente (einschließlich anhängiger Anmeldungen)

(Hinweise)
*1: Panasonic Corporation Themen
15. April 2014: Panasonic hat ein Laserschweißrobotersystem „LAPRISS“ vorgestellt - ausgestattet mit dem weltweit ersten Hochleistungs-Direktdiodenlaser
https://news.panasonic.com/jp/topics/2014/38440.html (auf japanisch)
*2: Panasonic Corporation Pressemitteilung
6. Januar 2017: Panasonic erwirbt alle Anteile des US-basierten Industrielaser-Startups TeraDiode, Inc.
https://news.panasonic.com/global/press/data/2017/01/en170106-3/en170106-3.html
*3: PHOTONICS WEST 2020, San Francisco, 1. - 6. Februar 2020

Fußnoten
[1] Wellenlängenstrahl-Kombinationstechnologie (WBC): Eine Technologie, bei der die Strahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen, die von den mehreren DDLs (direkte Diodenlaser) emittiert werden, auf einem Beugungsgitter kombiniert werden.

[2] Strahlenqualität: Ein Index zeigt an, wie einfach sich der Strahl kombinieren lässt. Höhere Strahlqualität weist einen kleineren Durchmesser und eine hohe Kollimationsfunktion auf.

[3] Diodenleiste: Eine Laserleiste, die mehrere Emissionsstreifen (Sender) in einer Feldkonfiguration auf einem einzigen Halbleiterchip hat.

[4] BPP (Strahl Parameter Produkte): Dies ist definiert als das Produkt aus dem Radius r0 der Strahltaille an der Fokussierungsposition multipliziert mit dem Halbwert der halben Breite θ des Strahldivergenzwinkels; BPP = r0xθ. Die Einheit wird in [mm・mrad] angegeben. Je kleiner die BPP ist, desto höher wird die Strahlqualität.

Über Panasonic
Die Panasonic Corporation ist ein weltweit führendes Unternehmen bei der Entwicklung verschiedener elektronischer Technologien und Lösungen für Kunden in den Bereichen Unterhaltungselektronik, Wohnungsbau, Automobilindustrie und Business-to-Business. Das Unternehmen, das 2018 sein 100-jähriges Bestehen feierte, hat weltweit expandiert und betreibt heute 582 Tochtergesellschaften und 87 angeschlossene Unternehmen auf der ganzen Welt. Es erzielte in dem am 31. März 2019 zu Ende gegangenen Geschäftsjahr einen Konzernumsatz von 8,003 Billionen Yen. Im Bestreben, durch bereichsübergreifende Innovationen neue Werte zu schaffen, nutzt das Unternehmen seine Technologien, um seinen Kunden bessere Lebensbedingungen und eine bessere Welt zu ermöglichen. Weitere Informationen zu Panasonic finden Sie hier: https://www.panasonic.com/global.

Quelle: https://news.panasonic.com/global/press/data/2020/01/en200129-2/en200129-2.html

Weiterführende Links
Industrial Devices & Solutions – Panasonic
https://industrial.panasonic.com/ww

TeraDiode, Inc.
https://www.teradiode.com/

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Manufacturing Innovation Division
Promotion & Engineering Planning Department
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Email: midpress@ml.jp.panasonic.com

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