Nutzungsbedingungen für Pressematerial der Messe Stuttgart

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Waterproof thanks to rapid lasers

28.05.2019 - 09:29

Fraunhofer engineers from Dresden have developed a new laser welding process employing a fast oscillating laser beam.

This technology, known as "remoweld®FLEX", is suitable for particularly demanding processes – especially for components to be sealed media-tight against water and other undesirable environmental influences. These include housings for electrical and electronic components, heat exchangers and coolings, which have previously been regarded as hardly weldable and often consist of die-cast aluminum. The Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS and Maschinenfabrik Arnold from Ravensburg were both involved in the research development.

Dr. Dirk Dittrich, who heads the Laser Beam Welding group at the Fraunhofer IWS, is convinced that the new welding heads from Dresden are interesting for many application scenarios. If, for example, electric automobile construction can seal cooling water circuits close to the engine with high-strength laser welding seams instead of screws and plastic in the future, this should significantly improve the service life and reliability of engine cooling systems.

Unruly aluminum die cast parts

The new process is recommended wherever hard-to-weld materials are used, and where components previously had to be sealed only by entirely conventional means – and in some cases still by hand. One example is the production of electric cars. In these vehicles, batteries and other electrical control devices have to be cooled. However, the electrical system must not come into contact with the cooling water, otherwise short circuits will occur. For this reason, control units are often protected by housings made of lightweight die-cast aluminum. After assembly, they are encapsulated by screwed-on covers and plastic seals. Although this is laborious, it could hardly have been solved otherwise. Die-cast aluminum could not be welded reliably enough to be watertight. This is due to gas-filled cavities in the die-cast aluminum. When a classic laser cuts these "cavities", the effect is similar to an abruptly opened balloon: the enclosed gas suddenly escapes from the cavity and simultaneously ejects the molten metal just produced by the laser. If the seam cools down in this state, defects remain. Water could eventually reach the electrical system through such small leaks.

Precise laser beam moves rapidly

IWS developers have found a way to weld such cast aluminum parts safely and in a watertight way: In the "remoweld®FLEX" processing head, a small diameter beam of only about one tenth of a millimeter moves rapidly over the material. Dr. Dirk Dittrich explains that this could be imagined as using a precision needle instead of a coarse torch. This "light needle" oscillates several thousand times per second in the molten bath: The ESL2-100 module, a system technology developed at the Fraunhofer IWS to integrate laser scanners directly into the system control (PLC), directs the movement precisely and quickly oscillating along the desired contours. The result is a very uniform and, above all, watertight weld seam.

"We have thus developed a very attractive solution for medium-sized automotive suppliers and many other industrial customers," the group manager is convinced. The solution was achieved by a well-coordinated interaction of laser scanners, mirror optics, real-time controls and other system components. In addition, the laser modules provide flexible expansion options. For example, they can be coupled with high-speed cameras for real-time quality control. The system also records numerous sensor data during the welding process, providing further potential for optimization. 

Important step towards “Industrie 4.0” and digitization

In this respect, the "remoweld®FLEX" technology is also an important step towards industry 4.0: "Laser welding processes enable a very high degree of automation compared, for example, to screwing", explains Dirk Dittrich. This closes digitization gaps in production. For example, it is difficult to translate the operator’s work steps trying to manually seal a connection pipe into computer-comprehensible values. A laser welding head, however, works digitally anyway.

On the other hand, users can obtain digital component files from the read-out process data. These detailed electronic documentations are in ever-increasing demand in more and more industries: in order to be able to handle later recourse claims in the event of defects and to achieve consistently high manufacturing quality in mass production." Huge progress is possible here thanks to our procedures," estimates the group manager.

https://www.iws.fraunhofer.de

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Waterproof thanks to rapid lasers

28.05.2019 - 09:29

Fraunhofer engineers from Dresden have developed a new laser welding process employing a fast oscillating laser beam.

This technology, known as "remoweld®FLEX", is suitable for particularly demanding processes – especially for components to be sealed media-tight against water and other undesirable environmental influences. These include housings for electrical and electronic components, heat exchangers and coolings, which have previously been regarded as hardly weldable and often consist of die-cast aluminum. The Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS and Maschinenfabrik Arnold from Ravensburg were both involved in the research development.

Dr. Dirk Dittrich, who heads the Laser Beam Welding group at the Fraunhofer IWS, is convinced that the new welding heads from Dresden are interesting for many application scenarios. If, for example, electric automobile construction can seal cooling water circuits close to the engine with high-strength laser welding seams instead of screws and plastic in the future, this should significantly improve the service life and reliability of engine cooling systems.

Unruly aluminum die cast parts

The new process is recommended wherever hard-to-weld materials are used, and where components previously had to be sealed only by entirely conventional means – and in some cases still by hand. One example is the production of electric cars. In these vehicles, batteries and other electrical control devices have to be cooled. However, the electrical system must not come into contact with the cooling water, otherwise short circuits will occur. For this reason, control units are often protected by housings made of lightweight die-cast aluminum. After assembly, they are encapsulated by screwed-on covers and plastic seals. Although this is laborious, it could hardly have been solved otherwise. Die-cast aluminum could not be welded reliably enough to be watertight. This is due to gas-filled cavities in the die-cast aluminum. When a classic laser cuts these "cavities", the effect is similar to an abruptly opened balloon: the enclosed gas suddenly escapes from the cavity and simultaneously ejects the molten metal just produced by the laser. If the seam cools down in this state, defects remain. Water could eventually reach the electrical system through such small leaks.

Precise laser beam moves rapidly

IWS developers have found a way to weld such cast aluminum parts safely and in a watertight way: In the "remoweld®FLEX" processing head, a small diameter beam of only about one tenth of a millimeter moves rapidly over the material. Dr. Dirk Dittrich explains that this could be imagined as using a precision needle instead of a coarse torch. This "light needle" oscillates several thousand times per second in the molten bath: The ESL2-100 module, a system technology developed at the Fraunhofer IWS to integrate laser scanners directly into the system control (PLC), directs the movement precisely and quickly oscillating along the desired contours. The result is a very uniform and, above all, watertight weld seam.

"We have thus developed a very attractive solution for medium-sized automotive suppliers and many other industrial customers," the group manager is convinced. The solution was achieved by a well-coordinated interaction of laser scanners, mirror optics, real-time controls and other system components. In addition, the laser modules provide flexible expansion options. For example, they can be coupled with high-speed cameras for real-time quality control. The system also records numerous sensor data during the welding process, providing further potential for optimization. 

Important step towards “Industrie 4.0” and digitization

In this respect, the "remoweld®FLEX" technology is also an important step towards industry 4.0: "Laser welding processes enable a very high degree of automation compared, for example, to screwing", explains Dirk Dittrich. This closes digitization gaps in production. For example, it is difficult to translate the operator’s work steps trying to manually seal a connection pipe into computer-comprehensible values. A laser welding head, however, works digitally anyway.

On the other hand, users can obtain digital component files from the read-out process data. These detailed electronic documentations are in ever-increasing demand in more and more industries: in order to be able to handle later recourse claims in the event of defects and to achieve consistently high manufacturing quality in mass production." Huge progress is possible here thanks to our procedures," estimates the group manager.

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Fotos der LASYS

  • LASYS 2020: PM Nr. 3

    LASYS 2020: PM Nr. 3

    LASYS und BMWi bieten 2020 erneut eine Plattform für Start-ups.BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • LASYS 2020: PM Nr. 3

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    Junge Unternehmen aus Deutschland profitieren vom geförderten Gemeinschaftsstand des BMWi zur LASYS 2020.BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • LASYS 2020: PM Nr. 3

    LASYS 2020: PM Nr. 3

    Vom 16. bis 18. Juni 2020 können sich Start-ups zu besonders attraktiven Konditionen vorzustellen einem internationalen Fachpublikum präsentieren.BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • Lasys 2020: PM Nr. 1

    Lasys 2020: PM Nr. 1

    Prof. Dr. Thomas Graf, Direktor des Instituts für Strahlwerkzeuge (IFSW) der Universität Stuttgart und Veranstalter der Stuttgart Lasertage.BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • Lasys 2020: PM Nr. 1

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    Vom 16. bis 18. Juni 2020 öffnet die LASYS – Internationale Fachmesse für Laser-Materialbearbeitung – in Stuttgart bereits zum siebten Mal ihre Tore. (Hauptbild)BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • Lasys 2020: PM Nr. 1

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    An drei Messetagen stehen dann Lasersysteme, laserspezifische Maschinensubsysteme und Strahlquellen im Fokus von Ausstellern und Fachbesuchern.BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • Lasys 2020: PM Nr. 1

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    Die LASYS 2020 in Stuttgart ist der „Place to be(am).BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • Lasys 2020: PM Nr. 1

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    Führende nationale und internationale Hersteller treffen hier auf Geschäftspartner mit konkreten Aufgabenstellungen und individuellen Anforderungen für Laser-Systemlösungen und -Applikationen.BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • Lasys 2020: PM Nr. 1

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    Fachbesucher können auf der LASYS die Vielfalt des Lasers live erleben – 2018 waren 116 Maschinen vor Ort – und erhalten einen Eindruck wie leicht sich Komponenten integrieren lassen.BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • Lasys 2020 PM Nr: 1

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    Die LASYS zeigt branchen- und materialübergreifend die Lasertechnologie in der industriellen Fertigung von morgen.BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • Lasys 2020: PM Nr. 1

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    Der Mix aus Fachmesse und hochkarätigem Rahmenprogramm versammelt alle zwei Jahre die Experten aus Industrie und Wissenschaft in Stuttgart. Fester Bestandteil sind die Stuttgarter LasertageBILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • Lasys 2020: PM Nr. 1

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    Die LASYS als internationale Fachmesse für die Laser-Materialbearbeitung richtet sich an industrielle Anwender und hat sich seit 2008 zu einem Top-Termin für die Branche entwickelt.BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • LASYS 2020: PM Nr. 6

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    LASYS bietet Planungssicherheit – neuer Termin 21. bis 23. Juni 2022BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • Lasys 2020: PM Nr. 4

    Lasys 2020: PM Nr. 4

    Bei der LED-Produktion beschriften die PowerLine E 8 QT Lasermarkierer von Coherent Leadframes (Träger) mit winzigen 2D-Matrixcodes, die aus Punkten von nur 43 Mikrometern Durchmesser bestehen.Coherent
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  • LASYS 2020: PM Nr. 5

    LASYS 2020: PM Nr. 5

    Mit der neu entwickelten GL.smart von GFH, die bis zu 16 simultane Achsen birgt, lassen sich mittels UKP-Laserstrahlen vielseitige Mikrobearbeitungsaufgaben wirtschaftlich ausführen. Neben einer Kombinationsbearbeitung von Laserbohren, -drehen,- und -schneiden ist eine Output-Steigerung durch die Parallelbearbeitung auf zwei Stationen möglich.BILDNACHWEIS GFH GmbH
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    LASYS 2020: PM Nr. 5

    Mit der Einführung der BLIZZ-Laserserie von InnoLas Photonics steht ein Laser zum wirtschaftlichen Depaneling zur Verfügung. Berührungsloses, schnelles und staubarmes Laserschneiden von Platinen ist nun bei gleichzeitig sehr guter Qualität möglich, auch bei dünnen Substraten.BILDNACHWEIS InnoLas Photonics GmbH
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    Laseranlagen von LPKF ermöglichen es, dass sich mit Laser-Depaneling die Schnittflächen reduzieren lassen, da auf breitere Fräswege und größere Abstände der SMT-Komponenten zu den Schnittkanten verzichtet wird. Damit können bis zu 30 Prozent Materialersparnis erreicht werden.BILDNACHWEIS LPKF
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    Präzises Schneiden – auch flexibler Materialien – ist für Lasersysteme von LPKF kein Problem – und das bei größtmöglicher Designfreiheit.BILDNACHWEIS LPKF
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    Starr-flexible Leiterplatten werden bei ATLAS EMS in die LPKF MicroLine 2000 eingelegt. Da die Baugruppen kompakt und randnah platziert sind und das starr-flexible Material anspruchsvoll in der Bearbeitung ist, erweist sich Trennen mittels Lasertechnologie hier als ideal.BILDNACHWEIS ATLAS EMS
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    ATLAS EMS setzt ein MicroLine Lasersystem von LPKF zum Nutzentrennen ein. Die schnelle Einrichtung der jeweiligen Jobs ist hier ein wichtiger Faktor für eine effiziente Produktion.BILDNACHWEIS ATLAS EMS
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    Ein neuartiges Laser-CNC-Bearbeitungszentrum zum 3D-Lasermikroschweißen hat Schüssler Technik entwickelt. Durch hochgenaue Achsbewegungen lassen sich filigrane Bauteile in unterschiedlichsten Positionen (5+2-Achs) mühelos fügen.BILDNACHWEIS Schüssler Technik GmbH
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    LogoBILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • LASYS 2020: PM Nr. 3

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    Was die ‚lastgerechte und flexible Bauteilgestaltung‘ von E-Fahrzeugen anbelangt, verfolgt beispielweise das Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) den Ansatz, crash-relevante Karosseriestrukturen individuell zu verbessern. Hier die lokale Laserbehandlung einer hochbeanspruchten Zone eines crashrelevanten Karosseriestrukturbauteils im TestFraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik
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  • LASYS 2020: PM Nr. 3

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    Diffraktive optische Elemente von Laser Components formen den optimalen Strahl für industrielle Anwendungen etwa beim Bearbeiten von Komponenten der E-MobilitätLaser Components GmbH
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  • LASYS 2020: PM Nr. 3

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    Mit Lasersystemen von Laserline, die ‚blaues Laserlicht, nutzen, kann der Energieeintrag in Kupfer so gut gesteuert werden, dass erstmals Wärmeleitungsschweißprozesse ohne Verdampfen und Dampfkapillare möglich sind. Dies ergibt spritzerfreie Prozesse.Laserline GmbH
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    LASYS 2020: PM Nr. 3

    Die schlüsselfertigen automatisierten Produktionsanlagen von SITEC Industrietechnologie richten den Fokus auf Wirtschaftlich- und Nachhaltigkeit bei der Produktion von Komponenten für die E-Mobilität. Neuartige automatisierte Laseranlagen schweißen in hoher Qualität die Kupfer-Hairpins am Stator des Elektromotors.SITEC Industrietechnologie GmbH
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  • LASYS 2020: PM Nr. 3

    LASYS 2020: PM Nr. 3

    SITEC Industrietechnologie antwortet auf die Herausforderungen der Mobilität mit neuartigen automatisierten Laseranlagen etwa für Schweißprozesse an Baugruppen der Leistungselektronik, an Statoren oder wie hier an Bipolarplatten für Brennstoffzellen.BILDNACHWEIS MESSE STUTTGART
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  • LASYS 2020: PM Nr. 3

    LASYS 2020: PM Nr. 3

    Laseranlagen von Trumpf entlacken Hairpins mit dem Laser, die anschließend ineinander verdreht und mittels Laserstrahl verschweißt werden. Mit dem Hairpin-Verfahren ist laut Trumpf eine automatisierte Produktion großer Stückzahlen von Statoren des Elektromotors wirtschaftlich möglich.Trumpf GmbH & Co. KG
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  • LASYS 2020: PM Nr. 4

    LASYS 2020: PM Nr. 4

    Der Laser-Folien-Markierer LFM 100 von Bluhm Systeme ist eine innovative Mischung aus Etikettendrucker und Lasersystem, der Typenschilder laserbeschriftet. Die seewasserfeste und selbstklebende Lackfolie ist günstiger und flexibler als die üblichen Edelstahl-Typenschilder.Bluhm Systeme GmbH
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    LASYS 2020: PM Nr. 4

    Im Trend liegt „Natural Branding“. Bluhm Systeme hat hier das Lasersystem eSolarMark plus entwickelt, das gleich vier Früchte innerhalb eines Taktes beschriftet. Auch Backwerk lässt sich ohne Etikett mit dem Laser beschriften.Bluhm Systeme GmbH
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  • LASYS 2020: PM Nr. 4

    LASYS 2020: PM Nr. 4

    Mit seiner PowerLine-Serie deckt Coherent ein breites Anwendungsspektrum beim Lasermarkieren ab: Erst kürzlich ist dem Unternehmen zusammen mit einem Partner gelungen, einen neuen Kunststoff für Ohrmarken von Tieren hinsichtlich Gesundheitsverträglichkeit und Lasermarkierbarkeit zu optimieren.Coherent
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    Um Schnelligkeit geht es beim PowerLine E Twin von Coherent. Zwei Lasermarkiereinheiten beschriften gemeinsam ein Werkstück. Das Besondere hierbei ist, dass das System über Hard- und Software-Schnittstellen wie ein einzelner Lasermarkierer gesteuert wird.Coherent
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    Zur effizienten Teilekennzeichnung hat Gravotech eine kompakte und sichere Lösung entwickelt, den Laserschutztrichter Mini-Inline. Er vereinfacht den Einsatz von Lasertechnik in Fertigungslinien und macht ihn deutlich effizienter als zuvor. Bildnachweis:Gravotech GmbH
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    LASYS 2020: PM Nr. 4

    Das neuartige Lasersystem WeLase von Gravotech kann durch den Einsatz unterschiedlicher Laserquellen (CO2, Faser, YAG oder Green) an fast jede Kundenanforderung angepasst werden: Lasermarkierung der nächsten Generation!Gravotech GmbH
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    Produktpersonalisierung kurbelt den Markt für Lasermarkiersysteme an. Viele Massenprodukte wie a)Brille, b)Uhrenarmband oder andere Geschenkeartikel lassen sich auf einfache Weise individualisieren. Das Lasermarkiersystem WeLase ist laut Hersteller Gravotech eine ideale Lösung für In-Store-Personalisierung.Gravotech GmbH
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  • LASYS 2020: PM Nr. 4

    LASYS 2020: PM Nr. 4

    Produktpersonalisierung kurbelt den Markt für Lasermarkiersysteme an. Viele Massenprodukte wie a)Brille, b)Uhrenarmband oder andere Geschenkeartikel lassen sich auf einfache Weise individualisieren. Das Lasermarkiersystem WeLase ist laut Hersteller Gravotech eine ideale Lösung für In-Store-Personalisierung.Gravotech GmbH
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    Die Experten von LightPulse Laser Precision empfehlen Schwarzmarkieren mittels Ultrakurzpuls-Laser für medizintechnische Instrumente und Implantate, Schwarzmarkieren eignet sich hier sehr gut, weil es sehr kontrastreich, korrosionsbeständig und dauerhaft lesbar ist.LightPulse Laser Precision
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Lasys 2018