Lasertutkimus

Teollisuuslasereihin ja niiden käyttöön liittyvä tutkimus tuotantotekniikan laitoksella jakautuu kolmeen pääalueeseen:

Laser makrotyöstö
Laser mikrotyöstö
Säteenkuljetus- sekä analysointilaitteistot

Lasertutkimukseen liittyviä videoita löydät laitoksen YouTube kanavalta (www.youtube.com/TampereUniTechTTE)

Laser Application Laboratory

Laser Application Laboratory on tuotantotekniikan ja materiaaliopin laitosten yhteistoimintayksikkö. LAL on perustettu

edistämään lasersovellusten opetus- ja tutkimusympäristön kehittämistä
edistämään tutkimusta ja teknologiansiirtoa
moderniksi testaus- ja demonstraatiopaikaksi teollisille sovelluksille.

Pinnoitus

Laserpinnoituksessa on saavutettu erinomaisia tuloksia. Pinnoitteelle tyypillistä:

korkea tiiveys
erinomainen tarttuvuus
pinnoitelisäainetta vastaavan umpiaineen ominaisuudet kuten kovuus, kulumiskesto, korroosionkesto
alhainen seostuminen

Pintakarkaisu

Laserpintakarkaisussa lämmöntuonti pystytään rajaamaan tarkasti. Tällöin vain halutut kohdat karkenevat. Toisaalta suurehkojenkin pinta-alojen (jopa 2 m²h) karkaisu 3D-pinnoille on mahdollista.

Hitsaus ja muut laserprosessit

Laboratoriossa voidaan testata myös muita laserprojekteja kuten hitsausta ja leikkausta. LAL:lla on laaja yhteistyöverkosto, jonka puitteissa löytyy useita lasereita lähialueen oppilaitoksista (esim. merkkaus, mikrotyöstö, leikkaus).

Lisätietoja Laser Application Laboratoryn toiminnasta:
Prof. Petri Vuoristo
Jorma Vihinen

Laitteistot

Laitoksella on käytössä laserlaitteistoja pikosekunnin pulssilasereista aina kilowattiluokan jatkuvatoimisiin lasereihin.

Corelase X-LASE on pikosekunnin pulssilaser, jota voidaan käyttää mikrotyöstösovelluksissa. Laserin korkeat toistotaajuudet mahdollistavat suuret liikuttelunopeudet. Laser soveltuu erinomaisesti ohuiden kerrosten tarkkaan poistoon. Myös lasi-pii ja lasi-lasi liitokset onnistuvat sillä hyvin. Laser on yleensä liitetty LD-10 liikuttelulaitteeseen.

Ominaisuudet:	Aallonpituus 1064 nm (24 W) Taajuus 1-4 MHz Pulssin pituus 10-30 ps Pulssienergia 6 µJ max Säteenlaatu <1,5 M²
Työstöoptiikat:	Optiikasta riippuen säteen halkaisija 2-30 µm

Eolite Boreas on nanosekunnin pulssilaser, jota voidaan käyttää mikrotyöstösovelluksissa. Sen erikoisuus on vaihdettava aallonpituus. Perusaallonpituus on 1030 nm ja siitä saadaan moduulien avulla muokattua myös 515 nm ja 343 nm. Perusaallonpituudella saadaan suurimmat pulssitehot ja se soveltuukin hyvin metallien tehokkaaseen työstöön. 515 nm soveltuu erinomaisesti kuparin ja messingin työstöön. Lyhin aallonpituus (343 nm) soveltuu hyvin esimerkiksi polymeerien työstöön.

Ominaisuudet:	Aallonpituus 1030 nm (30W), 515 nm (15W), 343 nm (7W) 10-200 kHz, 7-15 ns 350 µJ (1030 nm, 10 kHz) 180 µJ (515 nm, 10 kHz) 80 µJ (343 nm, 10 kHz) Säteenlaatu <1,5 M²
Työstöoptiikat:	Skanneri, optiikasta ja aallonpituudesta riippuen säteen halkaisija 10-70 µm

SPI 20W module SPI 20W Compact Fiber Laser module on jatkuvatoiminen kuitulaser. Laitteen sädettä voidaan moduloida aina 50 kHz saakka. Laite soveltuu hyvin merkkaukseen ja polymeerien hitsaukseen. Myös sintrausprosessit ovat mahdollisia.

Ominaisuudet:	Aallonpituus 1090 nm Teho 20 W Säteenlaatu <1,1 M²
Työstöoptiikat:	Skanneri, optiikasta riippuen säteen halkaisija 20-70 µm Kamera optisella akselilla

Cavitar CaviPro 500W, axially symmetric HPDL on aksiaalisymmetrinen suora diodilaser. Diodit on sijoitettu kehällä siten, että keskelle jää noin 20 mm tyhjä tila. Tätä tilaa voidaan hyödyntää mm. tuomalla materiaalia sitä kautta. Aksiaalinen jauheen- ja langansyöttö on siten helppo järjestää. Sovellusalueita ovat pinnoitus ja juottaminen.

Ominaisuudet:	Aallonpituus 940 nm Teho 500 W
Työstöoptiikat:	Optiikasta riippuen säteen halkaisija 500-800 µm

Laserline LDM-400/300 on 19" räkkikoteloon sijoitettu lasermoduuli. Diodilaserin tuottama säde kuljetetaan fokusointioptiikkaan optisella kuidulla. Sovellusalueita ovat mm. polymeerien hitsaus, sintraus, juottaminen ja pinnoitus (rajoitetusti).

Ominaisuudet:	Aallonpituus 940 nm Teho 300 W Säteenlaatu: 40 mmmrad Säteenkuljetus kuidulla (400 µm)
Työstöoptiikat:	Optiikat f100 ja f200 Pyrometri Kamera optisella akselilla Skanneri

Liekki OE-500 Liekki (nyk. nLight) OE-500 on ns. optinen kone. Laserline LDM toimii teholähteenä ja pumppaa energiaa kuitulaseriin. Laser soveltuu ohuiden folioiden leikkaukseen ja hitsaukseen. Merkintäsovellukset ovat myös mahdollisia.

Ominaisuudet:	Aallonpituus 1070 nm Teho 100 W Säteenlaatu: <1,3 M² Säteenkuljetus kuidulla (20 µm)
Työstöoptiikat:	Optiikat f50 ja f100 Skanneri

Lasag KLS246-502 on lamppupumpattu pulssitettu laser. Se soveltuu hyvin hienotyöstöön. Leikkausoptiikalla voidaan leikata ohuista folioista 3 mm paksuihin levyihin. Laser soveltuu myös porauksiin. Energian tuonti kappaleeseen on erittäin hallittua ja siten kappaleen lämpötila voidaan pitää alhaisena.

Ominaisuudet:	Aallonpituus 1064 nm Teho 250 W (keskiteho), 6 kW (max pulssiteho) Taajuus 0.1-1000 Hz Pulssin pituus 0.1-20 ms Pulssienergia max 50 J Säädettävät säteenominaisuudet Pilotlaser
Työstöoptiikat:	Optiikasta ja peileistä riippuen 0.050-1 mm Kamera optisella akselilla

HL 4006D Trumpf HL4006D on jatkuvatoiminen lamppupumpattu Nd:YAG-laser. Se soveltuu monentyyppisisiin perinteisiin laserprosesseihin, kuten leikkaus, hitsaus, karkaisu, pinnoitus. Laserin käytettävyyttä lisää optisella kuidulla toteutettu säteenkuljetus.

Ominaisuudet:	Aallonpituus 1064 nm Teho 4 kW Säteenlaatu: 25 mmmrad Pilotlaser
Työstöoptiikat:	Hitsausoptiikka (kamera optisella akselilla) Leikkausoptiikka Bi-focal Viivaoptiikka Integroivat peilit ( 10x10 mm) Pinnoituspää

Rofin DL060H2 on jatkuvatoiminen suora diodilaser. Laser soveltuu hyvin suurten pinta-alojen pinnoitukseen ja karkaisuun. Pyrometrin avulla voidaan karkaisulämpötila säätää tarkasti ja se reagoi nopeasti kappaleen muotojen vaihteluihin. Pinnoituspää on tehty suurimmalle optiikalle ja sillä voidaan pinnoittaa jopa 6 kg/h.

Ominaisuudet:	Aallonpituus 810 nm (3 kW), 940 nm (3 kW) Jatkuvatoiminen (CW) Laserpään koko 380 x 220 x 220 mm, 15 kg Pyrometri
Työstöoptiikat:	Säde 1,5 x 5 mm, fokusetäisyys 113 mm Säde 3 x 10 mm, fokusetäisyys 250 mm Säde 6 x 15 mm, fokusetäisyys 350 mm Säde 8 x 20 mm, fokusetäisyys 430 mm Pinnoituspää (IWS)