Lasertechnologie verstehen: Umfassender Leitfaden zu Schneiden und Gravieren

Laserschneiden ist eine relativ neue Form des Blechformschneidens. Ohne ein traditionelles „Werkzeug“ können die Schnitte sehr klein und präzise sein. Dieser Prozess ermöglicht auch Teilegravur oder -ätzung mit niedrigeren Lasereinstellungen. In den 1970ern für industrielle Anwendungen entwickelt, wurde LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) Ende der 1990er zum Standard für Präzisionsfertigungswerkstätten.

Wie Laserschneidmaschinen funktionieren

Mit dem Laser als Wärmequelle und einem Schutzgas (typischerweise Stickstoff) brennt oder schmilzt eine Lasermaschine buchstäblich ihren Weg durch Materialien bis zu 1-1/4″ Stahlstärke. Laserschneiden kann für einfaches Formschneiden flacher Materialbleche oder in einer dreidimensionalen Konfiguration verwendet werden, die für das Schneiden vorgeformter Stücke genutzt werden kann.

Da der Laser eine Wärmequelle ist, ist dieser Prozess möglicherweise nicht optimal für wärmeempfindliche Anwendungen oder Produkte, die beim Laserschneiden gefährliche Dämpfe erzeugen könnten. Auch weil der Laser eine Lichtquelle ist, sind hochreflektierende Materialien wie Kupfer und Messing allgemein unerwünscht für diese Methode (insbesondere CO₂-Laser). Aluminium ist auch in der Schneidkapazität begrenzt aufgrund seiner Reflektivität und seiner hervorragenden Eigenschaften, die genau die Wärme aufzusaugen, die wir zum Schneiden nutzen. Daher ist die Schneidkapazität eines Lasers für Aluminium typischerweise auf etwa ein Drittel der Fähigkeit der Maschine zum Schneiden von Baustahl und etwa die Hälfte der Gesamtstahlschneidfähigkeiten für rostfreie Stähle begrenzt.

Lasermaschinen sind heute in verschiedenen Tischgrößen von 4' x 4' bis zu rahmengeführten Gantry-Maschinen von 20' Breite und 60' Länge (oder größer) erhältlich. Die häufigsten Tischgrößen in heutigen Werkstätten sind 4' x 8', 5' x 10' oder 6' x 12' und sind als eigenständige Systeme erhältlich oder können Teil vollautomatisierter Produktionszellen sein. Laser sind auch in einer Reihe verschiedener Leistungsstärken (auch als Kilowatt oder kW bekannt) erhältlich. Schneidkapazität und -geschwindigkeiten werden typischerweise durch höhere Wattzahlen erhöht. Allerdings erhöht die Verwendung höherer Wattzahlen sowohl die Investitionskosten der Maschine als auch ihre stündlichen Betriebskosten. Heute sind Maschinen in Leistungsbereichen von 1.500 Watt (1,5 kW) bis 12.000 Watt (12,0 kW) erhältlich.

Lasermaschinen gibt es in zwei grundlegenden Maschinentypen, Hybrid oder Flying Optics:

1. Hybrid — Der Begriff „Hybrid“ wird verwendet, wenn eine Lasermaschine das Material oder den Tisch in eine Richtung und die Laserfokussierlinse in die andere bewegt. Dieser Designtyp nutzt weniger bewegliche Teile für das Strahlführungssystem – was typischerweise weniger Wartung erfordert und mehr (und konsistentere) Schneidleistung am Laserschneidkopf bietet, da weniger Spiegel und Fokussierlinsen erforderlich sind.
2. Flying Optics — Der Begriff „Flying Optics“ beschreibt Maschinen, die das Material auf dem Bett des Lasers nicht bewegen. Vielmehr „fliegt“ der Laser selbst buchstäblich über das Material. Dieses Design bietet die höchsten Eilgänge, Beschleunigungen und möglichen Schneidgeschwindigkeiten, ist aber von etwas komplexerem Design.

Arten von Lasern

Es gibt zwei Haupttypen von Lasern, die in den Metallschneidmaschinen verwendet werden, die wir heute auf dem Markt sehen:

CO₂

CO₂-Laserleistungsquellen, Resonatoren genannt, erzeugen die Energie, indem sie eine Lichtquelle an einzelnen Spiegeln reflektieren und die Lichtteilchen (Ionen) mit einer Radiowelle oder einer anderen Methode anregen, um die Ionen zum Kollidieren und Spalten zu bringen – und sie so zu verstärken. Der Resonator ist versiegelt und mit Gasen unter Druck, die mit einem Turbo mit extrem hohen Geschwindigkeiten durch den Laserresonator selbst gedrückt werden. Der Laser darf dann durch eine kleine Öffnung den Resonator verlassen und dann durch ein sorgfältig orchestriertes, gasgespültes Zustellsystem, das den Strahl mehrmals fokussiert und reflektiert, bis zum Schneidkopf. Einige neuere Systeme haben das Strahlführungssystem durch ein Glasfaser-Zustellsystem ersetzt.

Direktdiode (Faser)

Direktdiodenlaser nutzen Laserdioden, um direkt verstärktes Licht an ein Glasfaserkabel auszugeben, das dieses Licht zum Schneidkopf liefert. Dieses System hat keine beweglichen Teile und erfordert sehr wenig Wartung, was es zu einer bevorzugten Option für viele neue Systeme macht.

Der Begriff „Faseroptik“ bezieht sich nur auf die Methode der Strahlzufuhr und nicht auf die Art der Strahlerzeugung. Faseroptische Strahlzufuhr ist eine einfachere, günstigere Methode, die die präzisen Spiegel, Linsen und Gase der älteren CO₂-Lasertypen eliminiert. Faseroptik ist die neueste Technologie in Metallschneid-Lasersystemen.

• Bearbeitete Materialien: Stahl, Aluminium, Edelstähle, Blattkunststoffe und Holz
• Beliebte Lasermaschinenhersteller: Amada, Cincinnati, Mazak, Mitsubishi, Trumpf, Bystronic, HK Laser und Polaris

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