IPG AMB-serien
IPG AMB (Adjustable Mode Beam) är en avancerad serie fiberlasrar där laserstrålen består av en central kärnstråle och en omgivande ringstråle som kan styras oberoende av varandra. Tekniken gör det möjligt att anpassa strålprofilen dynamiskt efter processen och ger betydligt större kontroll över hur laserenergin fördelas i materialet.
AMB-tekniken används framför allt inom avancerad lasersvetsning, men kan även ge fördelar vid laserskärning, borrning och andra industriella laserprocesser. LMI AB hjälper till att välja och integrera rätt AMB-konfiguration utifrån material, process och önskat resultat.
Vad är Adjustable Mode Beam?
I en traditionell fiberlaser lämnar laserenergin laserkällan med en bestämd strålprofil. Med IPG AMB delas den tillgängliga laserenergin i två koncentriska delar:
- en central core beam med hög effekttäthet
- en större omgivande ring beam
Effekten i kärnan och ringen kan regleras oberoende av varandra. Fördelningen mellan de två kan därför anpassas till den aktuella processen istället för att processen måste anpassas till en enda fast strålprofil.
Det gör det möjligt att skapa olika energifördelningar – från en koncentrerad kärnstråle till kombinationer där en större del av effekten fördelas i den omgivande ringen.
Core beam och ring beam
De två strålarna fyller olika funktioner. Den centrala kärnstrålen ger hög effekttäthet och kan exempelvis skapa den djupa inträngning som krävs vid keyhole-svetsning.
Ringstrålen fördelar laserenergin över ett större område runt kärnan. Vid lasersvetsning kan detta användas för att påverka temperaturfördelningen och stabilisera smältbadet och keyhole-processen.
Genom att kombinera kärn- och ringeffekten kan processen optimeras för olika material, geometrier, svetshastigheter och kvalitetskrav.
Stabilare lasersvetsning med mindre sprut
Vid traditionell höghastighets-keyhole-svetsning kan högt ångtryck i smältan göra processen instabil och orsaka svetssprut. Material som lämnar smältbadet kan dessutom bidra till porositet och andra svetsdefekter.
Med AMB kan den omgivande ringstrålen stabilisera smältbadet samtidigt som kärnstrålen skapar själva svetsen. Detta kan ge en stabilare keyhole-process och minska mängden svetssprut betydligt.
Tekniken är därför särskilt intressant för applikationer där hög svetshastighet måste kombineras med hög och repeterbar svetskvalitet.
Fördelar vid svetsning av aluminium och koppar
AMB-tekniken lämpar sig väl för krävande svetsapplikationer och material där traditionell lasersvetsning kan ställa stora krav på processkontrollen.
Det gäller bland annat aluminium, koppar och kombinationer av olika material. Genom att styra energifördelningen mellan kärn- och ringstrålen kan processen anpassas för att förbättra stabiliteten och minska risken för exempelvis sprut, porositet och sprickbildning.
Detta är en viktig anledning till att AMB används inom bland annat batteritillverkning, e-mobility och andra avancerade automatiserade svetsprocesser.
AMB för batteri- och e-mobilityproduktion
Batteritillverkning ställer höga krav på svetshastighet, repeterbarhet och processkvalitet. Ett stort antal svetsar ska ofta utföras på kort tid och på material som aluminium och koppar.
AMB-tekniken gör det möjligt att kombinera en intensiv kärnstråle med en kontrollerad ringstråle och därmed anpassa processen till exempelvis batterikapslingar, elektriska anslutningar och andra komponenter inom elektrifierade drivsystem.
AMB för laserskärning
Den justerbara strålprofilen kan även användas inom laserskärning. Genom att förändra förhållandet mellan kärn- och ringeffekt kan strålprofilen anpassas efter material och materialtjocklek.
Det kan exempelvis användas för att påverka piercing, skärkvalitet och processens stabilitet vid olika materialtjocklekar. Samma laserkälla kan därmed ges olika strålegenskaper beroende på vilken process som ska utföras.
Single-mode, multi-mode och QCW AMB
IPG erbjuder AMB-tekniken i flera olika produktfamiljer för olika typer av materialbearbetning.
| Serie | Core beam | Ring beam | Typiska egenskaper |
|---|---|---|---|
| YLS-SM-AMB | Single-mode upp till 3 kW | Multi-mode upp till 5 kW | Hög strålkvalitet och precisionssvetsning |
| YLS-AMB | Multi-mode upp till 30 kW | Multi-mode upp till 20 kW | Högeffektssvetsning, strukturell svetsning och skärning |
| YLS-QCW-AMB | Upp till 1,2 kW med toppeffekt upp till 12 kW | Upp till 800 W med toppeffekt upp till 8 kW | Hög toppeffekt och kontrollerad värmetillförsel |
Tekniska data avser IPG:s aktuella produktfamiljer. Exakta konfigurationer och tillgängliga utföranden kan variera beroende på applikation och produktgeneration.
Tekniska egenskaper
| Egenskap | IPG AMB |
|---|---|
| Teknik | Dual-beam / Adjustable Mode Beam |
| Strålprofil | Central core beam + omgivande ring beam |
| Reglering | Oberoende reglering av core- och ringeffekt |
| Våglängd | 1070 nm |
| YLS-SM-AMB core | Single-mode upp till 3 kW |
| YLS-SM-AMB ring | Multi-mode upp till 5 kW |
| YLS-AMB core | Multi-mode upp till 30 kW |
| YLS-AMB ring | Multi-mode upp till 20 kW |
| Kylning | Vattenkyld för YLS-SM-AMB och YLS-AMB; luftkylda QCW-alternativ finns |
Mer än bara hög lasereffekt
AMB-tekniken visar tydligt varför uteffekt inte ensam avgör hur en laser fungerar i en industriell process.
Två laserkällor med samma totala effekt kan ge olika processresultat beroende på hur energin fördelas över strålprofilen. Med AMB kan denna fördelning aktivt anpassas genom att ändra effekten i kärnan och ringen.
Det ger ytterligare en processparameter som kan optimeras tillsammans med bland annat svetshastighet, fokusläge, arbetsavstånd och övriga processparametrar.
En laserkälla för flera processfönster
Den justerbara strålprofilen ger möjlighet att använda samma laserkälla för processer med olika krav på energifördelning.
Det kan vara särskilt värdefullt i automatiserade produktionssystem där olika komponenter, material eller geometrier bearbetas i samma produktionscell.
Istället för att mekaniskt förändra optiken för varje process kan strålegenskaperna i många fall anpassas genom styrningen av laserkällan.
Integration av IPG AMB
För att utnyttja AMB-teknikens möjligheter måste hela lasersystemet dimensioneras för den aktuella processen. Laserkällan samverkar med processfiber, laserhuvud, optik, rörelsesystem, styrning och eventuell processövervakning.
Vid höga effekter ställs dessutom stora krav på optik, skyddsglas, kylning och renhet i den optiska kedjan.
LMI AB arbetar med kompletta industriella lasersystem och kan hjälpa till med både laserkälla, laserhuvud, optik, integration och övriga komponenter runt processen.
Service och support för IPG AMB
AMB-lasrar kombinerar hög lasereffekt med mer avancerad strålstyrning än traditionella fiberlasrar. Vid service och felsökning är det därför viktigt att betrakta både laserkällan och den kompletta optiska och mekaniska processkedjan.
LMI AB arbetar med IPG-lasrar och industriella lasersystem och kan hjälpa till med service, felsökning, processfiber, laserhuvuden, optik, skyddsglas och andra komponenter som påverkar systemets funktion och prestanda.
Är IPG AMB rätt laserkälla för din process?
AMB är framför allt intressant när processen ställer höga krav på strålprofil, processstabilitet, svetshastighet och kvalitet – eller när olika processer kräver olika energifördelning.
Valet mellan YLS-SM-AMB, YLS-AMB och andra AMB-konfigurationer beror bland annat på material, geometri, önskad inträngning, svetshastighet, effektbehov och integrationskrav.
Kontakta LMI AB så hjälper vi dig att bedöma om IPG AMB är rätt teknik och specificera en lämplig laserkälla för din applikation.
