Laserschneiden

In der Verarbeitung und Konzeption von Metallbauteilen haben sich durch die Verwendung der Lasertechnik völlig neue Möglichkeiten etabliert. Für die Lasertechnik hat sich eine Vielzahl professioneller Anwendungsmöglichkeiten seit ihrer Erfindung entwickelt. Allerdings zählt zu den wichtigsten in der Metallverarbeitung das Laserschneiden. Denn feinste Konturen lassen sich durch die Verwendung von computergesteuerten Schneidelasern schneiden, was früher nur mit besonders hohem Aufwand oder überhaupt nicht möglich gewesen wäre. Extrem präzise Verarbeitung mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit verbindet das Laserschneiden. Durch das Düsenloch wird der Strahl beim Laserschneiden auf das Material fokussiert. Das Material erhitzt dadurch und wird zum Schmelzen gebracht oder verbrannt. Verschiedene Arten von NE-Legierungen und  Stahl mit Materialdicken zwischen 0,1 und 50 mm – typischerweise 0,5 bis 25 mm lassen sich damit im Metallbereich bearbeiten. Ausgetrieben wird die Schmelze durch ein Schneidgas, welches gewöhnlich durch die Düse koaxial strömt.

Die gebräuchlichsten Lasertypen sind Scheiben-, CO2- sowie Faserlaser. Es handelt sich bei letzteren um Festkörperlaser, deren Laserlicht- erzeugendes aktives Medium aus einem kristallinen oder glasartigen Festkörper besteht. CO2-Moleküle sind die aktiven Elemente bei  CO2-Laser, einem Gaslaser. Beim CO2-Laser wird der Strahl in den Schneidkopf über Spiegel geleitet, während dies beim Festkörperlaser über Glasfaser geschieht. Die Strahlführung sowie den damit verbundenen Präzisionsmaschinenbau vereinfacht dies erheblich. Die robuste und bewährte Technik des CO2-Lasers ist zum Bearbeiten von Aluminium sowie Bau- und Edelstahl geeignet. Sein Wirkungsgrad ist allerdings niedrig  (maximal 10 %) und die Unterhalts-, Energie- sowie Servicekosten sind relativ hoch.

Die Festkörperlasern stellen eine jüngere Entwicklung dar, bei welcher für eine Strahlgangspülung kein Gas notwendig ist. Der elektrische Wirkungsgrad ist hoch, während der Wartungsaufwand gering ist. Die Energie- und Servicekosten sind somit niedrig. Der Laser hat deshalb ein breites Einsatzspektrum: Neben Aluminium, Bau- und Edelstahl schneidet es auch Buntmetalle wie Messing und Kupfer in hoher Qualität. Das kristalline aktive Medium ist beim Scheibenlaser scheibenförmig. Dies ermöglicht eine gute Kühlung und eine verhältnismäßig hohe elektrische Effizienz von über 25 %.

Der Faserlaser ist die jüngste in der Produktion verwendete Form des Festkörperlasers. Das aktive Medium bildet bei ihm der Kern einer Glasfaser. Mit 30 % ist sein Wirkungsgrad ebenfalls hoch. Aus der gleichen Stromzufuhr holt dieser robuste Lasertyp deutlich mehr Leistung heraus als CO2-Laser. Dabei ist er auch deutlich kleiner. Besonders im dünnen Materialbereich bieten Laser im allgemeinen Schneidgeschwindigkeiten bis weit über 6000 mm/min und hohe Bauteilgenauigkeiten. In das Material bringen sie nur wenig Wärme ein und lassen sich stark fokussieren. Selbst sehr kleine Löcher, spitzwinklige Geometrien und schmale Stege können so verzugfrei und hochpräzise geschnitten werden. Die Schnittkanten sind gerade und die Schnittfugen sehr schmal – 0,2 bis 0,4 mm.

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