xTool X1 LaserSwap™: Ein Galvo-System für jede Laserquelle

Unterschiedliche Materialien reagieren unterschiedlich auf verschiedene Laserwellenlängen. Deshalb benötigen Materialien wie Holz, Metall und Kunststoff unterschiedliche Laserquellen. Auch Anwendungen wie feine Markierungen, Tiefengravuren und Farbmarkierungen stellen unterschiedliche Anforderungen an Laserleistung und Strahleigenschaften.

Bei den meisten herkömmlichen Systemen ist jeder Laserquelle eine eigene Maschine zugeordnet. Einige können zwei Lasertypen integrieren, doch ihre Möglichkeiten bleiben begrenzt. Mehrere Laser über einen gemeinsamen optischen Pfad zu führen, ohne dabei Präzision auf Industrieniveau einzubüßen, ist äußerst anspruchsvoll. Soll ein neues Material oder Verfahren bearbeitet werden, lautet die übliche Lösung: eine weitere Maschine kaufen. xTool X1 LaserSwap™ wurde entwickelt, um genau diese Logik zu durchbrechen – die Annahme, dass eine Lichtquelle eine eigene Maschine erfordert.

Mehr Materialien sollten nicht mehr Maschinen bedeuten

Dioden-, Faser-, MOPA- und UV-Laserquellen besitzen jeweils eigene Wellenlängen, Strahldivergenzen und Strahlqualitäten und eignen sich für unterschiedliche Materialien und Verfahren. Bei herkömmlichen Konstruktionen wird rund um jede Laserquelle ein eigenes Laser-, Optik-, Galvo- und Kalibrierungssystem aufgebaut. Dadurch lassen sich in der Praxis nur wenige Laserquellen in einer einzigen Maschine kombinieren.

So wird aus Unternehmenswachstum schnell ein wachsender Maschinenpark. Ein weiteres Material zu bearbeiten, kann bedeuten, eine weitere Maschine kaufen zu müssen – mit zusätzlichen Anschaffungskosten und mehr Platzbedarf, aber auch mit neuer Softwareeinrichtung, neuen Vorrichtungen sowie zusätzlichem Aufwand bei Materialhandling und Positionierung. Und weil separate Maschinen kein gemeinsames Koordinatensystem nutzen, kann beim Wechsel zwischen ihnen ein Positionsversatz entstehen, wenn ein Auftrag mehrere Verfahren umfasst.

Was Nutzer wirklich brauchen, sind nicht mehr Maschinen – sondern eine Laserquellen-Plattform, die mit dem Unternehmen mitwächst.

Laserquelle und Bearbeitungskopf voneinander trennen

LaserSwap™ basiert auf einer Architektur, bei der „Laserquelle und Laserkopf voneinander getrennt“ sind. Jede Laserquelle auf Industrieniveau ist als eigenständiges modulares Laserquellen-Modul ausgeführt, das an der Rückseite des X1 montiert wird und den Laser über einen einheitlichen Flying-Optikpfad in ein gemeinsames Galvo-Bearbeitungssystem einspeist.

In die Galvo-Bearbeitungseinheit des X1 ist eine blaue 20W Diode integriert; zusätzlich sind 30W Faser, 60W MOPA und 5W UV als externe Module erhältlich. Statt für jede Laserquelle ein eigenes Galvo- und Bewegungssystem einzusetzen, teilen sich alle Laser eine kalibrierte Bearbeitungseinheit und dasselbe Koordinatensystem.

Das bedeutet: Bei LaserSwap™ wird nicht einfach nur „ein Laserkopf ausgetauscht“, und es werden auch nicht mehrere unabhängige Laser in ein einziges Gehäuse gepackt. Stattdessen werden die Aufgaben im System neu aufgeteilt:

• Laserquellen-Module erzeugen Laserlicht mit unterschiedlichen Wellenlängen und Eigenschaften.
• Der einheitliche Flying-Optikpfad führt den externen Laser präzise in die Bearbeitungseinheit.
• Das gemeinsame Galvo-System übernimmt das Hochgeschwindigkeits-Scanning und die finale Strahlführung.
• Ein Kalibrierungs- und Kompensationssystem ordnet jeden Laser denselben Bearbeitungskoordinaten zu.

Jede Wellenlänge auf denselben Punkt bringen

Verschiedene Wellenlängen breiten sich nicht von Natur aus auf dieselbe Weise aus. Diode, Faser, MOPA und UV unterscheiden sich in Wellenlänge, Leistung, Strahldivergenz, Strahlqualität und Kalibrierungsanforderungen. Damit sie sich einen optischen Pfad teilen können, müssen fünf Herausforderungen gleichzeitig gelöst werden:

• Verschiedene Wellenlängen, ein optisches System – der Pfad muss die Übertragungseigenschaften mehrerer Laserquellen gleichzeitig unterstützen.
• Verschiedene Strahlen, abgestimmte Bearbeitungsqualität – jede Laserquelle muss das Galvo-System in einem Strahlzustand erreichen, der zum jeweiligen Verfahren passt.
• Verschiedene Montagepositionen, ein Bearbeitungskoordinatensystem – die Module werden an unterschiedlichen physischen Positionen montiert und geben dort Licht ab, doch jeder Strahl muss am selben Endpunkt ankommen.
• Verschiedene Materialien, passende Prozessparameter – das System muss erkennen, welche Laserquelle aktiv ist, und das passende Bearbeitungs- und Kalibrierungsmodell anwenden.
• Verschiedene Fehlerquellen, gezielt kompensiert – mechanische Abweichungen, Montagetoleranzen und Galvo-Verzerrungen wirken sich je nach Laserquelle und Position unterschiedlich aus.

Mehrere Laserquellen einfach in denselben optischen Pfad einzuspeisen, würde dazu führen, dass sich diese Abweichungen bei Übertragung, Scanning und Fokussierung addieren. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, jede Laserquelle innerhalb eines gemeinsamen Koordinatensystems reproduzierbar und mit Präzision auf Industrieniveau arbeiten zu lassen.

Optik und Kalibrierung im Zusammenspiel

1. Einheitlicher Flying-Optikpfad

Statt für jeden neuen Laser einen eigenen optischen Pfad zu entwickeln, haben wir den Flying-Optikpfad von Grund auf für modulare Erweiterbarkeit neu konzipiert. Nach über 50 Iterationen des Optikpfad-Designs und über 1.000 Kalibrierungstests haben wir eine Übertragungsstruktur und eine standardisierte Modulschnittstelle entwickelt, die mehrere Laserquellen aufnehmen können. So lassen sich externe Laserquellen präzise in das gemeinsame Galvo-System einkoppeln.

Aus einer Laserquelle wird so ein erweiterbares Funktionsmodul statt einer separaten Maschine.

2. Einheitliche Multi-Laser-Kalibrierung

Jede Laserquelle – Diode, Faser, MOPA und UV – verfügt über ein eigenes Kalibrierungsmodell, das einem einheitlichen Bearbeitungskoordinatensystem zugeordnet ist. Der xTool X1 kombiniert Multi-Laser-Ausrichtung mit Nahfeld-, Fernfeld-, Flying-Galvo- und Defokus-Kalibrierung in einer einzigen automatisierten Routine. So bleiben Designs präzise positioniert, und innerhalb eines Galvo-Systems lässt sich nahtlos zwischen verschiedenen Bearbeitungsmöglichkeiten wechseln.

3. Flying-Galvo-Kompensation

Der Flying-Optikpfad wird durch die mechanische Struktur, Montagetoleranzen der Module und Verzerrungen beim Galvo-Scanning beeinflusst. LaserSwap™ gleicht diese Einflüsse mit einem Kompensationsalgorithmus aus, sodass verschiedene Laser – obwohl sie jeweils einen leicht unterschiedlichen physischen Weg nehmen – konsistente Bearbeitungspositionen erreichen.

Dieser Schritt macht aus einem Multi-Laser-System, das lediglich „einen Strahl ausgeben kann“, ein System, das „jedes Mal zuverlässig bearbeitet“.

Was das für dich bedeutet

Flexibler erweiterbar

Du musst nicht von Anfang an jede Laserquelle kaufen. Starte mit dem, was dein Projekt heute braucht. Wenn dein Unternehmen später neue Materialien oder Verfahren erschließt, fügst du einfach das passende Modul hinzu. So bleibt die Anfangsinvestition niedriger, und die Maschine wächst mit der tatsächlichen Nachfrage – nicht ihr voraus.

Vielseitiger

Eine Maschine kann mit mehreren Laserwellenlängen arbeiten, sodass für jedes Material und jedes Verfahren die passende Laserquelle zum Einsatz kommt, statt einen einzigen Laser für alle Aufgaben zu verwenden. Holz, Metall, Farbmarkierungen und feinste UV-Details lassen sich so jeweils optimal bearbeiten – ohne Kompromisse bei der Qualität.

Konsistenter

Du musst dein Werkstück nicht zwischen verschiedenen Maschinen bewegen, da alle Laser dieselben Bearbeitungskoordinaten verwenden. Das spart Rüstzeit und macht die Ergebnisse besser vorhersehbar.

Zukunftssicherer

Der xTool X1 ist nicht auf die Laserquelle festgelegt, mit der er heute ausgeliefert wird. Mit der Weiterentwicklung der Lasertechnologie können neue Laserquellen einfach als Module ergänzt werden. So bleibt die Maschine über ihren gesamten Lebenszyklus mit neuen Verfahren kompatibel, statt ersetzt werden zu müssen.

Der Wert von LaserSwap™ liegt nicht darin, wie viele Laserquellen unterstützt werden, sondern in der erweiterbaren Laserarchitektur dahinter: Unterschiedliche Wellenlängen teilen sich einen kalibrierten optischen Pfad, ein Galvo-System und ein Koordinatensystem. Neue Materialien und Verfahren lassen sich einfach durch zusätzliche Module erschließen.

Für das nächste Material solltest du keine neue Maschine brauchen. Lass den xTool X1 mit deinem Unternehmen mitwachsen.

X1 mit LaserSwap™ – Laserquelle wechseln. Möglichkeiten erweitern.

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