Civan とウィーン工科大学がダイナミック ビーム レーザー溶接シミュレーションで協力

ウィーンのウィーン工科大学 (TU Wien) のレーザー専門家は、エルサレムに本拠を置く Civan Lasers と協力して、その破壊的なダイナミック ビーム レーザー技術をシミュレートしました。 Civan のダイナミック ビーム レーザー (DBL) のメガヘルツ レベルの周波数をモデル化できる最初で唯一のマルチフィジックス シミュレーション ソフトウェアとして、この研究は、これらのビーム整形レーザーがキーホールとメルト プールのダイナミクスの制御にどのような影響を与えるかについての理解を深めます。

「Civan のレーザーのビーム整形機能は、今日の困難な用途の多くにおいて溶接の品質と速度を向上させる新たな可能性をもたらします」とウィーン工科大学生産工学・光技術研究所のアンドレアス・オットー教授は述べています。 「これは非常に重要な開発であり、レーザー材料加工技術の将来を形成し、まったく新しいアプリケーションの開発を開くことさえあります。」

各ビーム形状と周波数がキーホールやメルトプールのダイナミクスに及ぼす影響について独自の洞察を提供するこのシミュレーション ツールは、プロセス開発において重要な役割を果たし、さまざまなレーザー材料加工アプリケーションのビーム形状と周波数の最適化に役立ちます。 現在のシミュレーションは、ギャップのあるステンレス鋼パイプの突合せ溶接に焦点を当てています。 将来のコラボレーションは、さまざまな材料を含む他の溶接、穴あけ、表面処理アプリケーションを対象とします。

突合せ継手構成でのステンレス鋼パイプの溶接は特に困難でした。 切断されたパイプ前面の精度が有限であることに加え、クランプ システムの制限により、小さなギャップ (数十ミクロンから数百ミクロン) が生じます。 この溶接プロセスは標準的な静的レーザー源に依存しており、溶加材を使用していなかったので、接触線にギャップが生じ、溶接シームの品質が低下しました。

解決策を見つけるために、Civan は DBL を実験し、TU Wien と協力してプロセスをシミュレートしました。 その結果、特定の形状が他の形状よりもうまく機能する理由がよりよく理解できるようになりました。 このシミュレーションは、この問題に有効な代替ビーム形状の設計にも役立ち、そのような状況に適したビーム形状を設計する方法に関する一般的なガイドラインの開発につながりました。

Civan の特許取得済みのコヒーレント ビームの組み合わせは、可動部品を使用せずにメガヘルツ周波数でビーム形状を希望どおりに変調します。 光フェーズドアレイ コヒーレント ビーム結合では、多数のシングルモード レーザー ビームが 1 つの大きなビームに結合されます。 各レーザーは独自の光を放射し、遠視野で他のビームと重なり合う回折パターンを作成します。これにより、リアルタイムでビーム形状を操作して DBL を作成するために必要な柔軟性が解放されます。 位相変調器を使用して個々のビームを制御することにより、結果として生じる干渉パターンを変更して、ビームスポットの位置を最大化し、ビームの動きによって刻まれるさまざまな形状パターンを生成することができます。