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ULS-Innovationen

Intelligente Materialdatenbank

Die intelligente Materialdatenbank beruht auf jahrzehntelanger Forschung und Entwicklung unserer Wissenschaftler und Ingenieure. Sie ist die umfangreichste Sammlung von Bearbeitungsparametern für Materialien im Bereich von 10 bis 500 Watt. Diese Materialdatenbank ist im Universal Control Panel (UCP) und Laser System Manager (LSM) integriert und dort aufrufbar. Der Funktionsumfang wird ständig weiterentwickelt  und neue Materialien werden kontinuierlich hinzugefügt, um folgende Vorteile anzubieten:

Optimierte, einfache Materialbearbeitung

Die Lasermaterialbearbeitung kann eine detaillierte und hochtechnische Aufgabe sein. Die richtige Auswahl der Bearbeitungsparameter für das Laserschneiden, -gravieren und -markieren eines Materials kann aufgrund verschiedener Faktoren unterschiedlich sein:


  • Materialart
  • Materialstärke
  • Verfügbare Laserleistung
  • Abgegebene Energie
  • Wellenlänge
  • Brennweite
  • Laser-Arbeitszyklus
  • Schnelligkeit des Strahlabgabesystems
  • Anzahl der Impulse pro Zoll
  • Luftflussleistung
  • Impulswellenform
  • Abluftleistung

Ohne Software-Unterstützung muss man auf Tests und Erfahrungswerte zurückgreifen, um bei jedem der Verfahren brauchbare Ergebnisse zu erzielen. Dies ist ein äußerst unzuverlässiger und zeitaufwendiger Prozess, der sich auch nicht immer von einem System auf ein anderes oder auf Laserquellen unterschiedlicher Leistung übertragen lässt. Diese Komplexität kann frustrierend sein und den eigentlichen Vorteilen von Lasersysteme im Wege stehen.


Die intelligente Materialdatenbank ist eine der vielen Funktionen, die von ULS zur Vereinfachung der Lasermaterialbearbeitung angeboten werden. Sie reduziert die Komplexität auf ein einfaches, dreistufiges Verfahren: 1) Wählen Sie ein das Material aus  2) wählen Sie den durchzuführenden Prozesses aus (schneiden, markieren oder gravieren) und 3) geben Sie die Materialstärke ein. Aus diesen Informationen kann die intelligente Materialdatenbank die optimalen Bearbeitungsparameter für das Material errechnen. Der Anwender kann sich daher auf die eigentliche Materialbearbeitung konzentrieren, ohne mit den Einstellungen herumexperimentieren zu müssen.


Die intelligente Materialdatenbank bewirkt diese Komplexitätsreduktion durch den Abgleich mehrerer Faktoren – die Art und Stärke des zu bearbeitenden Materials, die aktuelle Lasersystemkonfiguration und die gewünschte Art des Prozesses. Der folgende Abschnitt beschreibt die Abwägungen, die von der intelligenten Materialdatenbank durchgeführt werden.


Überlegungen bezüglich der Materialart


Die intelligente Materialdatenbank enthält Lasermaterialbearbeitungsparameter für Hunderte von Materialien, angefangen bei den häufig eingesetzten (Kirschholz, Acryl, Glas) bis hin zu sehr anwendungsspezifischen Materialien (3M Hochleistungs-Dichtbänder 4411-4412, Marnot XL hartbeschichtetes Lexan PC, Hastelloy). In jedem Fall bestimmt die Datenbank, welche Materialien mit der jeweiligen Lasersystemkonfiguration markiert, geschnitten oder graviert werden können. Beispielsweise kann ein Lasersystem, das mit einem Faserlaser ausgestattet ist, Polycarbonat markieren, es jedoch nicht schneiden oder gravieren. Ein Lasersystem mit einem CO2-Laser kann dieses Material markieren und gravieren, bei geringer Laserleistung dickere PC-Platten eventuell aber nicht scheiden. Diese Besonderheiten sind der intelligenten Materialdatenbank bekannt und sie weist den Anwender darauf hin, was bearbeitet werden kann und was nicht.


Außerdem berücksichtigt die Datenbank die derzeitige Lasersystemkonfiguration und stellt sicher, dass die Bearbeitungsergebnisse über das breite Spektrum unterstützter Materialien hinweg einheitlich bleiben.


Überlegungen bezüglich der Materialstärke


Bei Laserschneid- und Lasergravuranwendungen passt die intelligente Materialdatenbank die Schnittgeschwindigkeit automatisch an, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Beim Laserschneiden bedeutet dies, dass das Material völlig durchtrennt wird. Bei der Lasergravur bedeutet dies, dass die Tiefe konstant gehalten wird. In beiden Fällen werden die Ergebnisse mit dem jeweils höchstmöglichen Durchsatz erzielt.


Überlegungen bezüglich der Laserleistung


Materialien reagieren unterschiedlich auf Laserquellen mit verschiedenen Leistungsstufen. Schneiden von 0,5 Zoll (1,27 mm) Acryl mit einer Laserleistung von 150 W läuft etwa doppelt so schnell wie das Schneiden mit 75 W. Einige Materialien, wie dünne Filme, weisen bei geringerer Laserleistung ein besseres Bearbeitungsverhalten auf. Holz wird beim Markieren mit Lasern einer niedrigeren Leistung dunkel, behält jedoch bei höherer Leistung seine Farbe. Die Lasermaterialbearbeitungsparameter müssen in allen Fällen an die jeweilige Laserleistung angepasst werden.


ULS bietet eine Vielzahl unterschiedlicher Laserquellen mit einer Leistung von 10 bis 500 W. Einige ULS-Systeme können mit mehreren Lasern ausgerüstet werden. Bei vielen Lasersystemen lassen sich Laserleistungen frei kombinieren. Ein PLS6.150D kann beispielsweise gleichzeitig einen 75-W-Laser und einen 10-W-Laser einsetzen. Zur Verbesserung der Flexibilität können die Laser eines beliebigen Lasersystems mit Hilfe von Rapid Reconfiguration, einer einzigartigen und leistungsstarken Funktionalität, die nur von ULS angeboten wird, in weniger als 30 Sekunden neu konfiguriert werden.


Die Auswahl der richtigen Lasermaterialbearbeitungsparameter im Hinblick auf die Laserleistung kann komplex sein. Dies ist ein weiterer Bereich, in dem die intelligente Materialdatenbank einen enormen Mehrwert schafft. Sie passt die Bearbeitungsparameter automatisch an jede beliebige Laserkonfiguration an. Die Datenbank bietet die besten Einstellungsempfehlungen für eine Vielzahl von Anforderungen. Die Datenbank bietet beispielsweise Lösungen für so unterschiedliche Anforderungen wie die Verwendung eines 25-W-Einzellasers zum Schneiden von 0,25 Zoll (6,35 mm) ABS sowie den Einsatz von Dual-Lasern mit 40 und 50 W zum Markieren von Granit. Diese ganz besondere Funktion ist im gesamten ULS-Produktsortiment zu finden und fügt sich in andere ULS-Technologien wie Dual-Laser-Konfiguration, Multi-Wavelength und MultiWave Hybrid ein, um Anwendern problemlosen Zugang zu einer unglaublichen Bandbreite von Bearbeitungsmöglichkeiten zu bieten.


Überlegungen bezüglich der Wellenlänge


ULS bietet Laser mit drei verschiedenen Wellenlängen an: 10,6 µm CO2, 9,3 µm CO2 und 1,06 µm Faserlaser. Jede Wellenlänge wirkt sich auf jedes Material unterschiedlich aus. Ein 10,6-µm-CO2-Laser hat möglicherweise überhaupt keine Auswirkungen auf Aluminium. Ein 1,06-µm-Faserlaser kann jedoch äußerst kontrastreiche Markierungen erzeugen. Polycarbonat liefert mit den 10,6-µm- und 9,3-µm-CO2-Quellen eine matte, mit dem 1,06-µm-Faserlaser jedoch eine schwarze Markierung. Die intelligente Materialdatenbank nutzt den bzw. die jeweils am Lasersystem angebrachten Laser und kann die Lasermaterialbearbeitungsparameter entsprechend anpassen.


Überlegungen bezüglich der Kapazität


Einige Materialien können mit einer einzelnen Laserquelle auf mehr als eine Weise bearbeitet werden. Ein markantes Beispiel ist der Stempelgummi. Er kann entweder direkt markiert oder geschnitten werden, um die Designdatei genau wiederzugeben, oder aber im „Gummistempelmodus“ bearbeitet werden, um einen hochwertigen, funktionsgerechten Gummistempel herzustellen. Bei diesem Prozess werden „Schultern“ zu den Markierungen hinzugefügt, um die Stabilität der Markierungsränder zu verbessern. Die intelligente Materialdatenbank enthält die richtigen Einstellungen für jede Art von Prozess und bietet dem Benutzer die Flexibilität, um die oben erwähnten Effekte auf dem gleichen Material hervorzurufen.


Sonstige Überlegungen


Bei mehreren Materialien gibt es Überlegungen, die nicht nur zu einer bestimmten Kategorie gehören. Sie werden einfach als „Processing Notes“ (Bearbeitungshinweise) dargestellt. Diese Hinweise sind je nach Material unterschiedlich. Beispielsweise kann das Schneiden von dickem Holz dazu führen, dass Ruß und Flammen die Linse kontaminieren. Die Hinweise legen daher nahe, den Aufsatz für die koaxiale Luftzufuhr auf der Luftzufuhreinheit zu verwenden, um die Optik zu schützen und die Haltbarkeit des Lasersystems zu verbessern. Anwender können bei jedem Material auch eigene relevante  Bearbeitungshinweise hinzufügen.

Verbesserte Produktivität

Ohne die Software-Unterstützung der intelligenten Materialdatenbank müssen Anwender die Bearbeitungsparameter durch systematisches Herumprobieren ausarbeiten, was lange dauern kann und viele Fehler mit sich bringt, möglicherweise sogar ohne akzeptable Ergebnisse zu liefern. Die ständigen Wiederholungen bei dieser Methode sorgen auch für erhöhten Abfall und Ausschuss, was recht kostspielig werden kann. Stellen Sie sich einmal ein Szenario vor, bei dem ein Kunde ein einziges Verfahren auf ein von ihm bereitgestelltes Material anwenden lassen möchte. In diesem Fall müsste ein Anwender möglicherweise verschiedene Einstellungen testen, um eine angemessene Qualität zu erzielen. Bestenfalls könnte dies zu einer Verzögerung der Lieferung führen, schlimmstenfalls würde es das Material des Kunden zerstören. Doch durch den Gebrauch der intelligenten Materialdatenbank kann der Anwender die Anzahl der Optimierungsversuche deutlich verringern.


 Die intelligente Materialdatenbank dient auch als eine Sammlung von benutzerdefinierten Materialien. Anwender können spezifische Parameter für jedes gewünschte Material eingeben und diese Parameter dann in der Zukunft jederzeit sofort abrufen. Dies ist ein sehr großer Vorteil für Kunden, die Materialien einsetzen, welche sich von den derzeit in der Datenbank enthaltenen leicht unterscheiden. Außerdem können Anwender Duplikate bestehender Materialien anfertigen, die Parameter ändern und diese Materialien dann als neue/benutzerdefinierte Materialien speichern, wodurch Wiederholungen eingespart und Verfahren gefestigt werden können.

Verbesserte Sicherheit

Die Bearbeitung eines Materials mit einem Lasersystem kann mit Gefahren verbunden sein. Wenn falsche Parameter ausgewählt werden, kann das Material in Brand geraten und das Lasersystem, die Einrichtung und das Personal in der Nähe gefährden. Die intelligente Materialdatenbank reduziert diese Sicherheitsprobleme, da sie Parameter auswählt, die von Lasermaterialbearbeitungsexperten vorab sorgfältig geprüft wurden. Mehrere Materialien weisen beispielsweise eine maximale Schnitttiefe auf. Manchmal handelt es sich bei dieser Schnitttiefe um eine Bearbeitungseinschränkung. In anderen Fällen kann ein Überschreiten dieser Schnitttiefe aber auch ein Sicherheitsrisiko darstellen. Bei anderen Materialien sind Schneid- oder Markierungsgeschwindigkeiten – möglicherweise aufgrund von Sicherheitsrisiken – festgelegt. Im Allgemeinen verwendet die intelligente Materialdatenbank in allen Szenarien die optimalen Einstellungen für die Lasermaterialbearbeitung, die gleichzeitig für eine sichere Bearbeitung sorgen.

Investitionsschutz

ULS verpflichtet sich zur ununterbrochenen Pflege der intelligenten Materialdatenbank. Bei jeder Softwareaktualisierung wird die Datenbank mit den neuesten in der Laserbearbeitung angewendeten Materialien ergänzt. Dadurch schützten wir auch die entsprechenden Kundeninvestitionen.