Polygonscanner

Polygonscanner oder eigentlich Polygonspiegelscanner eignen sich zur ultraschnellen Strahlablenkung.

Ein Laserstrahl wird an einem schnell rotierenden Polygon mit verspiegelten Außenseiten reflektiert. Der mechanische Winkel des Polygonrades wird dabei in einen Ablenkwinkel des Strahles überführt. Bei Rotationsgeschwindigkeiten von mehreren 1.000 oder 10.000 U/min werden Strahlablenkungsgeschwindigkeiten im Bereich von 10.000-100.000 °/s erreicht. Durch die Verwendung geeigneter Objektive (z.B. F-Theta Objektiv mit 420 mm Brennweite), können damit Scangeschwindigkeiten von über 1.000 m/s im Bearbeitungsfeld erzielt werden.

MOEWEs Polygonscanner der PM Reihe zeichnen sich durch ein besonderes, patentiertes Doppelpolygonrad aus, an dem der Strahl zweifach reflektiert wird, siehe Abbildung 1. Dadurch werden insbesondere systembedingte Scanfelddeformationen vermieden. Gleichzeitig ergeben sich weitere Vorteile, wie zum Beispiel die Vermeidung einer Rückreflexion des Strahls in Eintrittsrichtung oder die Verschiebung der Drehpunkte während eines Facettendurchgangs.

Systembedingt scannt der Polygonspiegel immer gerade Linien in die gleiche Richtung. Um ein zweidimensionales Scanfeld zu erzeugen, besitzen MOEWEs Scanner der PM Reihe einen digital steuerbaren Galvanometerscanner, der die Position der Linien verschieben kann. Dadurch können Werkstücke ohne weitere Achsen bearbeitet werden. Eine Kombination mit Achsen oder Werkstück-Transportsystemen kann aber ebenfalls realisiert werden.

Die gesamte Steuerung des MOEWE-Scanners und der mit ihm durchzuführenden Prozesse erfolgt über einen integrierten FPGA sowie 2 ARM-Prozessoren. Die Art der Steuerung ist ebenfalls patentiert. Durch die volle Digitalisierung des Gerätes können sämtliche Fertigungstoleranzen sowie äußere Einflüsse in Echtzeit korrigiert werden, sodass das Gerät hochgenau arbeitet. Sogar ein integriertes Slicen von 3D Strukturen ist in Echtzeit möglich.

Die Polygonscanner von MOEWE besitzen einen selbst entwickelten leistungsstarken Motor. Dadurch kann der Scanner in Verbindung mit dem integrierten FPGA an viele Bearbeitungsaufgaben angepasst werden.

Durch die Nutzung von Brennweiten von 1920, 910, 420, 270, 255 und 167 mm können vielfältige Aufgaben von großflächiger High Throughput-Bearbeitung bis hin zu ultrapräziser Mikrobearbeitung bewältigt werden.

Die PM Reihe eignet sich für ultraschnelle 2D, 2.5D und 3D Bearbeitung. Die große Apertur von 30 mm ermöglicht eine Nutzung hoher durchschnittlicher Stahlleistungen von weit über 1.000 W und eine sehr gute Fokussierbarkeit in der Bearbeitungsebene.

Abbildung © Hochschule Mittweida: Doppelpolygonrad und Galvanometerscanner mit modelliertem Laserstrahl zur zweidimensionalen Strahlablenkung.