Eigenschaften Laser

Im Unterschied zu thermischen Lichtquellen oder Leuchtdioden besteht der Laserstrahl aus Lichtwellen einer einzigen Wellenlänge, die alle gleichzeitig schwingen und in die gleiche Richtung zielen. Laserstrahlen sind somit gebündelt und ändern sich auch nach vielen Metern nicht wesentlich. Mit einer Linse kann der Strahl auf einen kleinen Punkt fokussiert werden, so dass grosse lokale Leistungsdichten entstehen können.

Wegen der tiefen Schmelztemperaturen und schlechter Wärmeleitung von Kunststoffen werden nur vergleichsweise geringe Laserleistungen fürs Kunststoffschweissen benötigt. Typischerweise liegen die Laserleistungen im Bereich von 5-200 W (Watt) wohingegen für die Metallbearbeitung einige Kilo-Watt notwendig sind.

Primär verwendet: Diodenlaser

Da die Diodenlaser fürs Kunststoffschweissen eine genügend gute Strahlqualität liefern, effizient elektrischen Strom in Licht umwandeln und ausserdem vergleichsweise günstig sind, kommen hauptsächlich sie zum Einsatz.
Diodenlaser werden üblicherweise in eine Lichtleitfaser aus Glas eingekoppelt, die den Strahl zur Bearbeitungsstelle leitet. Der Kern der Faser, der das Licht leitet, soll dabei möglichst klein sein, so dass die gute Fokussierbarkeit des Strahls nicht verloren geht. Sinnvollerweise werden Kerndurchmesser der Faser von 200 Mikrometer eingesetzt damit, je nach verwendeter Fokussierlinse, ein Laserspot von 0.5-2.0 mm Durchmesser erzeugt werden kann.

Die Diodenlaser erreichen heute eine Effizienz von Strom zu Licht von über 50%, so dass die Restwärme nicht mehr durch Wasserkühler entzogen werden muss und Luftkühlung ausreichend ist.

Die Wellenlänge der eingesetzten Laserdioden liegt zwischen 900-1'000 nm, da in diesem Bereich die beste Effizienz zum besten Preis angeboten wird. Vor einigen Jahren waren auch noch Wellenlängen von 800-900 nm üblich, jedoch konnten in diesem Bereich nicht die gleichen Verbesserungen erzielt werden wie über 900 nm.
 

Teilweise verwendet: Faserlaser

Will man bei einem grösseren Bauteil immer noch eine feine Schweissnaht erhalten, so kann es sein, dass die Fokussierbarkeit des Diodenlasers nicht mehr ausreicht. In solchen Fällen wird ein sogennanter Faserlaser eingesetzt, bei dem das Laserlicht in der Lichtleitfaser selbst erzeugt wird. Dadurch kann ein kleinerer Faserkerndurchmesser verwendet werden, der dann einen kleineren Laserspot ermöglicht. Weil beim Faserlaser die aktive Faser zur Laserlichterzeugung durch einen Diodenlaser gepumpt werden muss, ist er immer teuerer als ein Diodenlaser vergleichbarer Leistung.