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Shimadzu Corporation a atteint la puissance de sortie la plus élevée au monde, soit 6 kW, pour son laser à diode directe bleue BLUE IMPACT. De plus, pour la première fois au monde, le laser bleu est équipé d'une « technologie de contrôle de profil à la demande » qui permet d'ajuster la forme du faisceau d'irradiation en fonction de la cible de traitement. Cela permet un soudage stable même à haute puissance et réalise un traitement de haute qualité et à haut rendement. La puissance de sortie de 6 kW du laser à diode directe bleue est environ quatre fois supérieure à la puissance enregistrée dans un projet NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) au cours de l'exercice 2020.

Avec le passage à l'électrification des automobiles, les principaux composants sont remplacés des moteurs et des transmissions par des moteurs et des batteries, ce qui entraîne une demande croissante de traitement de matériaux en cuivre pur à haute conductivité électrique et thermique. Par rapport aux lasers infrarouges utilisés dans le traitement laser conventionnel, les lasers bleus d'une longueur d'onde de 400 à 460 nm ont une efficacité d'absorption optique plus élevée pour les métaux et constituent une source lumineuse adaptée au traitement des matériaux en cuivre pur. De plus, les lasers à diode ont une vitesse de réponse supérieure, une opérabilité à distance et une absence d'entretien par rapport aux lasers traditionnels. Par conséquent, le laser à diode directe bleue est un outil indispensable pour le soudage de matériaux en cuivre pur, ce qui sera important pour l'adoption généralisée des véhicules électriques (VE).

Le laser à diode directe bleue de 6 kW se compose d'un laser à diode directe bleue de 1 kW récemment développé et d'une tête de traitement unique qui combine la lumière de sortie de 6 dispositifs laser identiques. Une forme de noyau rectangulaire (200 um × 400 um) est utilisée pour la fibre de sortie du laser à diode directe bleue de 1 kW. Dans le cas d'une forme circulaire conventionnelle, il existe une différence de transfert de chaleur entre le centre et la périphérie lors du balayage, mais la forme d'irradiation rectangulaire permet un chauffage uniforme sur toute la zone et la luminosité élevée avec la zone d'irradiation étendue réalisant un traitement stable et à grande vitesse. De plus, le système met en œuvre la première technologie de contrôle de profil à la demande au monde, qui contrôle indépendamment la puissance de sortie et la position d'irradiation du faisceau de chacun des 6 lasers groupés. En contrôlant les faisceaux laser pour qu'ils correspondent à la forme de la pièce de sorte qu'un faisceau puissant soit dirigé vers le centre de la zone de fusion et qu'un faisceau plus faible soit dirigé autour du centre, la diffusion des particules de métal en fusion pendant le soudage peut être supprimée et un traitement de haute qualité peut être obtenu.

Depuis l'exercice 2016, Shimadzu participe à un projet NEDO sur la technologie de traitement utilisant des lasers à haute luminosité et à haute efficacité. En collaboration avec le professeur Masahiro Tsukamoto du Laser Materials Processing, Research Division of Materials Joining Process, Joining and Welding Research Institute, de l'université d'Osaka, nous avons développé une technologie unique permettant de combiner la sortie de plusieurs éléments laser à diode bleue pour obtenir à la fois la luminosité élevée et la puissance de sortie élevée requises par une source lumineuse de traitement laser. Shimadzu collabore actuellement avec un important fabricant de machines-outils pour viser la mise en œuvre sociale de cette technologie. En utilisant la technologie BLUE IMPACT développée au fil des ans, Shimadzu développera une source lumineuse qui peut être utilisée pour souder des moteurs de véhicules électriques, des batteries, des onduleurs et d'autres composants.

• * « BLUE IMPACT » est une marque déposée de Shimadzu Corporation.

(a) Vue de dessus

(b)Vue de dessous

Exemple d'usinage par pénétration à grande vitesse de 170 cm/min sur une plaque de cuivre de 3 mm d'épaisseur.
Un traitement de haute qualité avec des projections réduites est obtenu grâce au contrôle du profil.

(a) Exemple de soudage de pièces rectangulaires plates
fil de cuivre pour une bobine de moteur

(b) Image CT

Exemple de soudage de fil plat en cuivre pour bobines de moteur et contrôle non destructif de la zone soudée à l'aide d'un système de tomodensitométrie à rayons X à microfocus Shimadzu. Un traitement à grande vitesse sans soufflures (pores dans le métal de soudure) a été obtenu pour un fil carré de 2 mm × 4 mm.