Übersicht über das Laserschneiden von Blechen:Prozess, Vor- und Nachteile und Anwendungen

Schneidoperationen sind wesentliche Aspekte der Teilefertigung im verarbeitenden Gewerbe. Eine der Haupttechniken für die Metallherstellung ist das Laserschneiden von Blech. Es eignet sich zum Schneiden von Teilen aus Metallen, Legierungen und Nichtmetallen.

Das Laserschneiden von Blechen ist ein thermischer Schneidprozess, bei dem Lichtstrahlen (Laser) auf das Werkstück gerichtet werden, um Materialien zu schmelzen oder zu verdampfen, bis die gewünschte Form erreicht ist. Diese Technik ist eine der effektivsten zum Schneiden von Blech.

Dieser Artikel enthält wichtige Informationen zum Laserschneiden von Blechen, bevor Sie es verwenden. Fangen wir gleich an.

Was ist Blechlaserschneiden?

Subtraktive Fertigungsprozesse sind entscheidend für die Modifizierung von Materialien für die Teilefertigung. Blechlaserschneiden gehört zu den Standardverfahren zum Schneiden und Entfernen von Bauteilen aus einem Werkstück. Die Technik beinhaltet das Ausschneiden von Materialstücken mit Laserstrahlen.

Die Laserschneidtechnik läuft auf CNC-Technologie (Computer Numerical Control), die für ihre tadellose Präzision verantwortlich ist. Vor dem CNC-Schneiden oder Laserschneiden muss der Bediener Codes oder Programme mit detaillierten Designs oder Mustern in den Computer eingeben.

Der Blechlaserschneidprozess

Beim Laserschneiden von Metall werden Laserstrahlen zum Schmelzen von Metallen und Legierungen verwendet, wodurch glatte, scharfe Schnitte entstehen. Der Laserschneidprozess besteht aus zwei synchron arbeitenden Arbeitsgängen.

Die erste besteht darin, dass das Material den fokussierten Laserstrahl absorbiert – die Energie, die den Schnitt verursacht. Zum anderen liefert die zu den Lasern konzentrische Schneiddüse das zum Schneiden benötigte Prozessgas. Das Gas schützt den Bearbeitungskopf vor Dämpfen und Spritzern und hilft, Überschüsse aus der Schnittfuge zu entfernen.

Es gibt im Wesentlichen drei Verfahren zum Laserschneiden von Blechen.

1. Laserstrahlschmelzschneiden

Beim Laserstrahl-Schmelzschneiden wird ein Inertgas, meist Stickstoff, verwendet. Das reaktionsarme Prozessgas verdampft kontinuierlich den Schnittspalt des Materials. Während das geschmolzene Material entfernt wird, verhindert Inertgas eine Oxidation an der Schneidkante, ohne den Prozess zu stören.

Dieses Laserschneidverfahren eignet sich zum Schneiden von flachen, dünnen Blechen aus Aluminiumlegierungen und Edelstahl, die eine hohe Ästhetik und weniger Nachbearbeitung erfordern.

2. Laserstrahl-Sublimationsschneiden

Wie der Name schon sagt, wird beim Laserstrahl-Sublimationsschneiden das Material verdampft. Anstatt das Material wie bei anderen Laserschneidverfahren zu schmelzen, werden sie sofort von fest zu gasförmig – Sublimation.

Wie beim Schmelzschneiden werden beim Laserstrahl-Sublimationsschneiden Inertgase verwendet, um den Materialdampf aus der Schnittfuge zu blasen. Es gibt also keine Oxidationsmittel an der Schneide. Es wird häufig beim Schneiden organischer Materialien wie Holz, Leder, Textilien usw. verwendet.

3. Laserstrahl-Brennschneiden

Das Laserstrahl-Brennschneiden verwendet ein brennbares Gas – Sauerstoff, um das geschmolzene Material auszustoßen. Der Laser erhitzt das Werkstück und erzeugt nach dem Schmelzen des Materials eine Selbstentzündung. Das Sauerstoffgas liefert durch Oxidation – eine exotherme Reaktion – mehr Energie für den Schneidprozess.

Brennschneiden ist ideal zum Schneiden von Baustahl und schmelzbaren Materialien wie Keramik. Dieser Schneidvorgang kann Verbrennungen an der Schnittfläche verursachen, da das Gas ein Oxidationsmittel ist. Die richtige Optimierung der Prozessparameter hilft, die Bildung von Graten zu verhindern.

Lasertypen zum Blechschneiden

Hersteller verwenden normalerweise drei verschiedene Arten von Lasern zum Schneiden von Materialien. Jeder Lasertyp hat charakteristische Merkmale und eignet sich am besten zum Schneiden bestimmter Materialien. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über die drei Lasertypen zum Schneiden.

1. Faserlaser

Faserlaser-Schneidemaschinen verwenden Glasfaser zum Schneiden. Sie erzeugen eine sehr hohe Leistung für kraftvolle Präzisionsschnitte. Dieser Laser gehört zu einer Familie von Festkörperlasern aus einem durch spezielle Glasfasern verstärkten „Seed-Laser“.

Diese Laser eignen sich zum Schneiden fast aller Materialien, von Metallen bis hin zu Legierungen, Nichtmetallen wie Holz, Glas und Kunststoffen. Neben dem Schneiden sind sie ideal für andere Operationen wie Glühen und Gravieren.

Darüber hinaus sind sie die langlebigsten Laser mit einer verlängerten Lebensdauer von mehr als 25.000 Stunden und einem geringeren Wartungsaufwand.

2. CO₂ Laser

CO₂ Laser erzeugen Laserstrahlen, indem elektrischer Strom durch eine Röhre geleitet wird, die mit einer Mischung aus Edelgasen, hauptsächlich Stickstoff und Helium, gefüllt ist. Sie sind die gebräuchlichsten Laserformen, weil sie effizient und kostengünstig sind und verschiedene Arten von Materialien mit hoher Geschwindigkeit schneiden.

Allerdings erzeugen sie im Vergleich zu Faserlasern eine geringere Schneidleistung. Daher sind sie keine ausgezeichnete Wahl für das Laserschneiden von Blech. Typischerweise bevorzugen Hersteller sie zum Schneiden von Nichtmetallen und organischen Materialien wie Holz, Papier, Acryl usw.

3. Kristalllaser (Nd:YAG oder Nd:YVO)

Kristalllaser erzeugen ihre Strahlen entweder aus Nd:YAG (Neodym-dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat) oder Nd:YVO (Neodym-dotiertem Yttrium-Ortho-Vanadat, YVO4) Kristallen. Letzteres ist jedoch häufiger.

Diese Kristalle erzeugen Strahlen mit hoher Schnittleistung. Sie sind jedoch teuer und nicht langlebig, da sie eine niedrige Halbwertszeit von etwa 8.000 bis 15.000 Stunden haben. Sie werden üblicherweise zum Schneiden von Kunststoffen, Metallen und Nichtmetallen, einschließlich Keramik, eingesetzt.

7 Vorteile des Blechlaserschneidens

Lassen Sie uns die Vorteile des Laserschneidens von Blechen für den Fertigungssektor untersuchen.

1. Hohe Präzision und Genauigkeit

Das Laserschneiden eignet sich aufgrund seiner extremen Präzision für das Blechschneiden. Die Maschinen sind mit der Fähigkeit ausgestattet, komplizierte Schnitte mit äußerster Präzision und Genauigkeit auszuführen. Industriell ist das Laserschneiden die Technik der Wahl zum Schneiden von Blechen mit spezifischen Details, die enge Toleranzen erfordern.

Einige Schneideplotter können präzise Schnitte mit einer Genauigkeit von bis zu 0,0005 Zoll ausführen. Aus diesem Grund ist es in den meisten produzierenden Unternehmen nach wie vor eine tragende Säule. Da die Laser die Metallteile wegschmelzen, entstehen bei den Fräsern kaum oder gar keine Grate. Stattdessen hinterlässt es eine saubere, glatte und scharfe Kante.

2. Automatisierter Prozess

Laserschneiden läuft durch Computer Numerical Control (CNC)-Systeme. Sobald der technische Bediener die Programme in den Computer eingibt, läuft der Prozess selbstständig ab. Daher erfordert es weniger menschliche Eingriffe und insgesamt weniger Arbeit. Außerdem gibt es wenig oder gar keinen Spielraum für Fehler bei erhöhter Schneideffizienz.

3. Schadensverhütung

Es gibt dieses Missverständnis, dass das Laserschneiden von Metall Verwerfungen verursacht. Das ist jedoch falsch. Die Hitze des Laserschneidens wirkt sich nur auf winzige Teile des Materials aus und beeinträchtigt nicht die Toleranz.

Darüber hinaus ist der Laserschneidprozess schnell; Die Laser erhitzen und schmelzen die zu entfernenden Teile weg. Die Hitze wirkt sich also nicht wesentlich auf die anderen Teile des Materials aus. In den meisten Fällen gibt es keine Verzerrung oder Verwerfung Ihrer Materialien.

4. Kompatibel mit den meisten Materialien

Ein weiterer entscheidender Vorteil dieser subtraktiven Fertigungsmethode ist ihre Fähigkeit, mit einer umfangreichen Palette von Materialien zu arbeiten. Es schneidet problemlos durch jedes Material, egal ob Kupfer, Aluminium, Edelstahl oder sogar Titan. Schließlich werden Laser bei sehr hohen Temperaturen eingesetzt, um das Material zu schmelzen.

5. Relativ niedrige Kosten

Tatsächlich sind Laserschneidemaschinen teuer. Im Vergleich zu anderen CNC-Maschinen ist sie jedoch kostengünstiger. Darüber hinaus ist es eine einzige Maschine für alle – das heißt, eine einzige Laserschneidmaschine ist ideal für alle Ihre Schneidvorgänge. Sie benötigen keine Maschinenmodifikation für verschiedene Schneidoperationen.

Außerdem ist es langlebig. Das Gerät hat keinen Kontakt mit den Materialien, die Sie schneiden, daher gibt es wenig oder keine Reibung oder Oberflächenverschleiß. Außerdem besteht es nicht aus mehreren Teilen, sodass weniger Wartungs- und Serviceanforderungen bestehen. Im Allgemeinen sind die Betriebskosten bei der Verwendung eines Laserschneiders im Vergleich zu anderen üblichen Fertigungswerkzeugen geringer.

6. Hohe Vielseitigkeit

Neben der Kompatibilität des Laserschneidens mit den meisten Materialien ist das Verfahren sehr vielseitig. Im Gegensatz zu anderen Geräten können Sie einen Laserschneider für mehrere Schneidfunktionen einsetzen, von einfachen bis hin zu komplexen Schnitten und solchen, die enge Toleranzen und komplizierte Designs erfordern. Diese Funktion macht es zu einer ausgezeichneten Wahl für die meisten Branchen.

7. Niedriger Energieverbrauch

Tatsächlich benötigen Laserschneider Energie, um Materialien während des Schneidens effektiv zu erhitzen und zu schmelzen. Die Schneidtechnik ist jedoch energieeffizienter als andere Schneidmethoden.

Außerdem hat sie im Gegensatz zu anderen Maschinen weniger bewegliche Teile, was einen geringeren Energiebedarf bedeutet. Außerdem bedeutet die hohe Geschwindigkeit der Maschine schnelles Schneiden und spart Zeit und Energie.

Die Nachteile des Blechlaserschneidens

Zu den Hauptnachteilen des Blechlaserschneidens gehören:

1. Technischer Bediener erforderlich

Um eine Laserschneidmaschine effektiv zu nutzen, benötigen Sie einen Experten, der alle seine Funktionen versteht und ein Problem schnell erkennen kann, um rechtzeitig entsprechende Korrekturen vorzunehmen. Wenn Sie das Gerät nicht richtig aufstellen, können Sie Ihre Materialien oder die Maschine selbst beschädigen. Wenn Sie also einen Laserschneiddienst betreiben möchten, müssen Sie einen Fachmann beauftragen.

2. Einschränkungen der Metalldicke

Laserschneider haben eine ausgezeichnete Kompatibilität mit den meisten Materialien, insbesondere Blech. Bei der Arbeit mit dicken Metallen können Sie jedoch andere Schneidtechniken in Betracht ziehen. In den meisten verarbeitenden Industrien schneiden Laserschneider Aluminiumbleche mit einer maximalen Dicke von 15 mm und 6 mm für Stahl.

3. Freisetzung von schädlichen Dämpfen und Gasen

Wir haben festgestellt, dass beim Laserschneiden Wärme zum Schmelzen der geschnittenen Materialien verwendet wird. Während die Maschine jedes Material schmilzt, setzt sie schädliche Dämpfe und Gase in die Umgebung frei. Daher ist es am besten, diese Maschinen in einem gut belüfteten Raum zu verwenden.

4. Hohe Anfangsinvestition

Die Anschaffungskosten für einen hochwertigen Laserschneider sind hoch. Es kostet mehr als 2000 US-Dollar, fast das Doppelte des Preises anderer Schneidemaschinen, wie der Wasserstrahlschneider. Um ein Geschäft mit einem Laserschneider zu führen, müssen Sie bereit sein, die Vorabinvestition zu tätigen.

Kritische Tipps für das Laserschneiden von Teilen

Um die Präzisions- und Qualitätsspezifikationen des Laserschneidens für Ihre Teile zu erfüllen, halten Sie sich an die folgende Richtlinie.

1. Wählen Sie die richtigen Materialien

Die Wahl des Materials ist für jeden Herstellungsprozess von entscheidender Bedeutung. Das Material, das Sie für Ihr Teil auswählen, hängt von den Eigenschaften ab, die Sie für das Endprodukt wünschen. Neben Metallblechen wie Aluminium und Zink sind Kunststoffe und andere Polymere je nach Bedarf gute Optionen für die Teilefertigung. Einige Eigenschaften, auf die Hersteller bei der Auswahl eines Materials achten, sind Flexibilität, Formbarkeit, Duktilität, Steifigkeit usw.

2. Entwerfen Sie mit Software, die Vektordateien erstellt

Laserschneidmaschinen arbeiten nur mit Vektordateien. Verwenden Sie daher Software wie Adobe Illustrator, um Ihre Designs zu vektorisieren. Diese Dateien haben Formate wie .ai, .step, .eps usw.

3. Denken Sie an die Schnittfuge

Schnittfuge ist der Teil des Materials, der verdampft, wenn der Laserstrahl auf das Werkstück fokussiert wird. Beim Entwerfen Ihres Teils müssen Sie die Schnittfuge in Ihre Entwürfe einbeziehen.

4. Details sollten nicht kleiner als die Metalldicke sein

Die Metalldicke ist ein wesentlicher Faktor, der beim Laserschneiden zu berücksichtigen ist. Je dicker Ihre Bleche sind, desto unwahrscheinlicher ist das Eindringen der Laser.

5. Mindestabstand zwischen Schnittlinien

Ein angemessener Abstand ist entscheidend, um die besten Ergebnisse beim Laserschneiden zu erzielen. Der Mindestabstand beim Blechlaserschneiden sollte der Dicke Ihres Materials entsprechen. Wenn Sie beispielsweise ein 2-mm-Blech schneiden, sollten Sie einen Abstand von 2 mm lassen.

Anwendungen von Laserschneidteilen

Nachfolgend sind die Anwendungen des Laserschneidens aufgeführt.

1. Medizinische Geräte

Wagen, Betten, chirurgische Ausrüstung, orthopädische Stifte, Stäbe usw. enthalten alle lasergeschnittene Metalle. Obwohl viele chirurgische Instrumente jetzt 3D-gedruckt werden, ist das Laserschneiden die Technik der Wahl, um sie herzustellen.

2. Schmuckherstellung

Die meisten Schmuckdesigns enthalten komplizierte Designs, die Laserschneider leicht abbilden können. Oft werden Schmuckstücke aus dünnen Materialien entworfen. Daher eignet sich das Laserschneiden gut für die Schmuckherstellung.

3. Innenarchitektur

Lasergeschnittene Bleche sind eine ausgezeichnete Wahl für Raumteiler, die dazu beitragen können, das Gesamtbild eines Raums zu verbessern und mehr Platz zu schaffen. Wenn Sie die Präzision des Laserschneidens mit der Kreativität des Herstellers kombinieren, können Sie Ihrem Raum das individuelle Aussehen verleihen, das Sie sich wünschen.

4. Luft- und Raumfahrtindustrie

Aufgrund der hohen Maßgenauigkeit ist die Luft- und Raumfahrtindustrie einer der bedeutendsten Anwender der Laserschneidtechnologie. Die meisten Teile von Flugzeugen und anderen Geräten wie Metalldetektoren, Trolleys, Förderbänder usw. werden während der Herstellung einigen Schneidvorgängen unterzogen.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend sollten Sie das Laserschneiden von Blech umfassend verstehen. Es handelt sich um ein fortschrittliches Herstellungsverfahren zur Herstellung von Großserien und Teilen mit hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit. Sie können entscheiden, ob Sie das Verfahren auf Ihre Fertigungsanforderungen anwenden möchten.

Wenn Sie mit einem Unternehmen zusammenarbeiten möchten, das qualitativ hochwertige Laserschneiddienste gewährleistet, ist der Blechschneidedienst von WaKen genau das, was Sie für Ihre Fertigung wünschen. Wir sind ein ISO-zertifiziertes Unternehmen, das erstklassige Dienstleistungen in der Blechbearbeitung für Rapid Manufacturing und kundenspezifische Produktion anbietet. Egal, ob Blechbiegen, Stanzen, Schweißen usw., wir können alle Ihre Bearbeitungsanforderungen erfüllen.

Häufig gestellte Fragen

Beschädigen Laserschneider meine Materialien?

Nein. Obwohl viele denken, dass die hohe Temperatur des Laserschneidens Materialien beschädigen kann. Laserschneider sind jedoch exakt und arbeiten mit unglaublicher Geschwindigkeit, sodass der Strahl nur die Teile ausschmilzt, die Sie schneiden möchten. Außerdem bedeutet die hohe Geschwindigkeit, dass Ihre Materialien nicht zu lange der hohen Temperatur ausgesetzt sind.

Sollte ich meine Blechteile auslagern oder mir eine Laserschneidemaschine zulegen?

Laserschneidtechniken sind für verschiedene Fertigungsvorgänge unerlässlich. Es ist ein hocheffektives Verfahren, das zum Schneiden der meisten Materialien geeignet ist, insbesondere von Blechen.

Es ist besser, Ihren Schneidebetrieb auszulagern, wenn Sie einen kleinen Fertigungsservice betreiben. Das heißt, beauftragen Sie einen Service für Ihre Laserschneidanforderungen. Es hilft Ihnen, Kosten zu senken, die in andere Aspekte der Produktion gelenkt werden können. Kontaktieren Sie Waken für Ihre Laserschneid- und Blechbearbeitungsanforderungen.

Welche anderen Verfahren kann ich neben dem Laserschneiden für mein Projekt wählen?

Laserschneiden ist nicht das einzige hochpräzise Schneidverfahren für die industrielle Fertigung. Sollten Sie sich entscheiden, keine Laserschneider für Ihre Fertigung zu verwenden, oder sich nicht sicher sein, wie Sie Formen in Ihre Bleche schneiden sollen? Nachfolgend finden Sie hervorragende Alternativen zur Auswahl für Ihre Fertigungsanforderungen.

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