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Pulse on Demand

Pulse On Demand bezeichnet ein spezielles Verfahren der Bearbeitung von Werkst├╝cken mittels Ultrakurzpuls-Laser, die so gesteuert werden, dass auch bei gleichbleibend hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit eine gleichm├Ą├čige Verteilung der Laserpulse auf der abzufahrenden Bahn erzielt wird. Hierzu bedient man sich der CNC-Daten f├╝r die Bearbeitung.

Materialbearbeitung mit UKP-Lasern ohne Pulse On Demand

Ultrakurzpuls-Laser (UKP-Laser) sind in der Materialbearbeitung mittlerweile eine etablierte Gr├Â├če. Sie kommen zum Schneiden, Strukturieren, Bohren und f├╝r andere Bearbeitungsmethoden zum Einsatz. Da der Laser dabei jeweils nur ein paar Piko- oder Femtosekunden lang auf die jeweilige Stelle einwirkt, kommt es nicht zu einem signifikanten Hitzeeintrag ins Werkst├╝ck. Voraussetzung daf├╝r ist jedoch, dass die Pulsfrequenz an die Geschwindigkeit angepasst wird, die der Laser relativ zum Werkst├╝ck hat.

Das Problem beim Lasern ohne Puls On Demand

Problematisch wird dieses Verfahren dann, wenn die Geschwindigkeit verlangsamt werden muss. Das ist regelm├Ą├čig dann der Fall, wenn eine anspruchsvolle Geometrie bearbeitet werden soll. Wird nun die Bewegung verlangsamt, die Pulsfrequenz jedoch unver├Ąndert belassen, verdichten sich die Pulse in dem betroffenen Bereich. Anders ausgedr├╝ckt: Die Energieeinwirkung auf diesem Bereich ist h├Âher als im Rest des Werkst├╝cks. Dadurch k├Ânnen sich jedoch die Eigenschaften des Materials ver├Ąndern.

Abschaltung des Lasers statt Pulse On Demand

Ein simples, kurzzeitiges Abschalten des Lasers kann das Problem des lokal erh├Âhten Energieeintrags l├Âsen, schafft jedoch gleichzeitig ein neues. Das kurzfristige Ausschalten kann zu unerw├╝nschten Ver├Ąnderungen der Pulseigenschaften f├╝hren. Betrachtet man also den Bearbeitungsprozess in seiner Gesamtheit, so ist festzustellen, dass sich dieser durch simple Abschaltungen nicht verbessert. Es erfolgt lediglich eine Verlagerung der Problematik.

Standardl├Âsung: Anpassung der Geschwindigkeit nach unten

Das bisherige Standardverfahren, um dieser Problematik zu begegnen, ist die Anpassung der Gesamtgeschwindigkeit an das niedrigste Einzelma├č. Anders ausgedr├╝ckt: ├ťber die gesamte Bearbeitungszeit bewegt sich der Laser mit der Geschwindigkeit, die an der anspruchsvollsten Stelle maximal m├Âglich ist. Dadurch lassen sich gleichm├Ą├čige Abst├Ąnde zwischen den einzelnen Laserpulsen und eine regelm├Ą├čige Pulsfrequenz kombinieren. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch auf der Hand: Es kann immer nur mit der langsamsten Geschwindigkeit gearbeitet werden.

Verzicht auf Pulse On Demand bedeutet Zeitverlust

In absoluten Zahlen ausgedr├╝ckt scheint diese Reduktion der Geschwindigkeit keinen allzu gro├čen Einfluss zu haben, handelt es sich doch in der Regel nur um ein paar Sekunden pro Werkst├╝ck. Relativ gesehen handelt es sich bei diesen ÔÇ×wenigenÔÇť Sekunden jedoch h├Ąufig um eine Verl├Ąngerung der Produktionszeit von mehr als 100 Prozent. In derselben Zeit k├Ânnten also doppelt so viele Werkst├╝cke bearbeitet werden, wenn sich die geschilderten Probleme l├Âsen lie├čen, ohne die Arbeitsgeschwindigkeit nach unten anzupassen.

Goldstandard: Pulse On Demand f├╝r Ultrakurzpuls-Laser

Derartige ├ťberlegungen gaben den Ansto├č zur Entwicklung des Puls On Demand-Verfahrens. Bei diesem Verfahren werden die Informationen aus den CNC-Daten genutzt, um die optimale Geschwindigkeit f├╝r jede Stelle der zu bearbeitenden Geometrie zu berechnen. Basierend auf dieser Berechnung wird anschlie├čend ermittelt, welche Frequenz jeweils n├Âtig ist, um auf allen Bahnen einen gleichbleibenden Abstand zwischen den einzelnen Pulsen zu erhalten. Der Laser wird dann dementsprechend in Echtzeit reguliert.

Welche Laser eignen sich f├╝r das Pulse On Demand-Verfahren?

F├╝r das Pulse On Demand-Verfahren eignen sich nicht alle Laserquellen gleicherma├čen, denn wie erw├Ąhnt kommt es bei den meisten Lasern zu einer Ver├Ąnderung der Pulseigenschaften, wenn die Pulsfrequenz w├Ąhren der Anwendung moduliert wird. Daher kommen in diesem Bereich nur spezialisierte UKP-Laser zum Einsatz. Diese Systeme sind noch nicht so lange im Einsatz wie herk├Âmmliche UKP-Laser (oder gar Laser, die im Nanosekunden-Bereich arbeiten), sondern wurden erst in den vergangenen 10 Jahren zur Marktreife gebracht.

Es handelt sich hierbei um sogenannte Time-Bandwith-Laser. Als Time-Bandwith-Product bzw. Zeit-Bandbreite-Produkt bezeichnet man das Produkt aus der Dauer und der Bandbreite eines Pulses. Je kleiner dieses Produkt, desto k├╝rzer der Puls. F├╝r das Pulse On Demand-Verfahren kommen, wie bei Femtosekunden-Lasern allgemein ├╝blich, vor allem Laser zum Einsatz, deren Pulsl├Ąnge sich dem bandwith-limited pulse ann├Ąhert. Dies ist der k├╝rzest m├Âgliche Puls der jeweiligen Bandbreite.

Kurz zusammengefasst: Pulse On Demand

Beim Pulse On Demand-Verfahren wird die Pulsfrequenz an die Geschwindigkeit angepasst, mit der sich der Laser relativ zum Werkst├╝ck bewegt. Dadurch kommt es, im Vergleich zur Anpassung auf die geringstm├Âgliche Geschwindigkeit, zu einer signifikanten Zeitersparnis bei gleichbleibend guter Materialschonung. M├Âglich wird dieses Verfahren durch moderne Time-Bandwith-Laser.

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