Laserschneiden von Blechen:Grundlagen des Laserschneidens von Metall

Subtraktive Fertigungstechniken sind typische Verfahren zur Herstellung von Teilen in der Industrie. Ein Hauptbeispiel für solche Techniken ist das Laserschneiden von Blechen – ein wesentliches Herstellungsverfahren.

Der Prozess fokussiert den Laserstrahl auf die Materialoberfläche, um Materialien zu verbrennen, zu verdampfen oder zu schmelzen und schließlich die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Da es sich um einen präzisen und genauen Prozess handelt, erleichtert er die Herstellung von Komponenten mit komplizierten Details.

Dieser Artikel ist ein umfassender Leitfaden mit allen notwendigen Informationen, die Sie möglicherweise zum Laserschneiden benötigen, bevor Sie sich für Ihren nächsten Fertigungsauftrag daran wagen.

Was ist Laserschneiden von Blech ?

Blechverarbeitung ist eine der wichtigsten industriellen Fertigungstechniken. Daher scheint das Laserschneiden von Blechen eines der bevorzugten Verfahren zu sein. Beim Laserschneiden wird ein leistungsstarker Lichtstrahl (Laser) verwendet, um flache und dünne Metallbleche auszuschneiden. Der Prozess wird durch Optik und CNC-Technologie (Computer Numerical Control) gesteuert, die für die hohe Präzision der lasergeschnittenen Teile verantwortlich sind.

Geschichte von Laserschneiden von Blech

Die Technologie des Laserschneidens existiert seit über 60 Jahren, wobei der erste Versuch, Bleche zu schneiden, bereits 1960 zurückreicht.

Bis 1964 CO₂ Laser wurden bereits für die Herstellung komplizierter Details wie das Schweißen von Uhrfedern verwendet. Die Automatisierung und die hochpräzisen Merkmale des Laserschneidens gegenüber anderen Schneidverfahren haben sie für die empfindliche Fertigung und die Massenproduktion weithin akzeptiert.

Faserlaser wurden erstmals in den 60er Jahren hergestellt, aber erst Ende der 80er Jahre, bevor sie auf den kommerziellen Markt kamen. Die 1990er Jahre gelten als das goldene Zeitalter der Lasertechnologie – da sie vielen Hochleistungslasern Platz machten, wie den Festkörperlasern, die die Effizienz und Produktivität erheblich verbesserten. In den frühen 2000er Jahren war das Laserschneiden eine weithin akzeptierte Fertigungstechnik, die von mehreren Branchen wie der Automobil- und der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt wurde.

Lasertypen zum Blechschneiden

Für das Schneiden von Materialien in der industriellen Fertigung gibt es drei unterschiedliche Formen von Lasern. Jeder Laserschneider hat einzigartige Merkmale, die ihn von anderen unterscheiden. Vor diesem Hintergrund finden Sie unten eine umfassende Zusammenfassung der drei Arten von Laserschneidern.

Faserlaser

Faserlaser-Schneidemaschinen gehören zu den leistungsstärksten Präzisionsschneidegeräten. Sie gehören zu den Festkörperlasern, bei denen Seedlaser den Strahl mit speziellen Glasfasern verstärken. Sie eignen sich zum Schneiden von Teilen aus Metallen, Legierungen und Nichtmetallen wie Glas, Kunststoff und sogar Holz. Abgesehen von einfachen Schneidvorgängen eignen sie sich zum Gravieren und Glühen von Metall.

Faserlaserfugen sind umfangreicher als andere; dies kann für ihre hohe Macht verantwortlich sein. Sie besitzen eine lange Lebensdauer von nicht weniger als 25.000 Stunden und sind daher weniger wartungsintensiv. Sie produzieren einige der stärksten und stabilsten Balken. Sie eignen sich jedoch am besten für Materialien mit einer Dicke von weniger als 20 mm.

CO ₂ Laser

CO₂ Laser erzeugen den Lichtstrahl, indem sie Strom durch eine mit einem Gasgemisch gefüllte Röhre leiten. Das Gasgemisch enthält hauptsächlich Kohlendioxid und Edelgase – Helium und Stickstoff, die gebräuchlichsten Formen für Laser.

Allerdings sind sie im Vergleich zu Faserlasern weniger potent. CO₂ Lasermaschinen können nur Schneiden Sie Nichtmetalle wie Holz, Acryl und Kunststoffe. In einigen Fällen können sie auch zum Laserschneiden von Blechen eingesetzt werden, insbesondere von dünnen Blechen aus Aluminium und einigen anderen Nichteisenmetallen.

[Vielleicht möchten Sie die Unterschiede zwischen Faserlasern und CO2-Lasern kennen.]

Kristalllaser

Kristall-Laserschneider gibt es in zwei Formen:Nd:YAG (Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat) und Me:YVO (Neodym-dotierter Yttrium-Ortho-Vanadat, YVO4) Kristalle. Beide sind unglaublich leistungsstarke Schneidgeräte. Sie sind jedoch ziemlich teuer, haben aber etwa die Hälfte der Lebenserwartung von Faserlasern – 8.000 bis 15.000 Stunden. Sie eignen sich zum Schneiden von beschichteten und unbeschichteten Metallen, Nichtmetallen und Kunststoffen und unter bestimmten Umständen sogar von Keramik.

Drei Laserschneiden von Blech Prozesse

Das Laserschneiden von Blechen ist ein thermisches Verfahren, bei dem mit einem Laserstrahl Teile aus einem Blech ausgeschnitten werden. Grundsätzlich gibt es drei Methoden zum Schneiden von Blech.

Laserstrahlschmelzschneiden

Beim Schmelzschneiden wird ein inertes Schneidgas, häufig Stickstoff oder Argon, verwendet, um das geschmolzene Material aus dem Schneidbrenner herauszudrücken. Da das Inertgas verwendet wird, verhindert es eine Oxidation an der Schneide, ohne mit dem Prozess zu reagieren. Das Verfahren eignet sich für flache und dünne Bleche und für Fälle, in denen das Material hohen visuellen Anforderungen und weniger Nachbearbeitungsbedarf genügen muss.

Laserstrahl-Brennschneiden

Brennschneiden verwendet Sauerstoffgas, um das geschmolzene Material auszutreiben. Es verursacht eine exotherme Reaktion, die für eine Erhöhung des Gesamtenergieeintrags des Prozesses verantwortlich ist. Das Verfahren ist ideal zum Schneiden von Weichstahl und anderen Blecharten und schmelzbare Materialien wie Keramik.

Laserstrahl-Sublimationsschneiden

Beim Sublimationsschneiden werden Teile eines weniger schmelzenden Materials mit einem Laser verdampft. Als Schneidgas dienen wie beim Schmelzschneiden Edelgase – Stickstoff, Helium oder Argon, die dafür sorgen, dass die Schnittkanten frei von Oxidationsmitteln sind. Obwohl es langsam ist, erzeugt es Spitzenqualitätskanten für hochpräzises Schneiden.

Vorteile von Laserschneiden von Blech

Nachfolgend sind fünf entscheidende Vorteile dieser Herstellungstechnik aufgeführt.

Hochpräzise Schnitte

Der Lichtstrahl schneidet Metalle mit sehr hoher Präzision in der Laserschneidfertigung. Die Genauigkeit und Präzision, mit der der Laser Materialien schmilzt und verdampft, sind mit vielen anderen Schneidverfahren nicht zu vergleichen. Einige Stanzwerkzeuge haben Toleranzen von etwa 1 bis 3 mm, während Laserschneider mit einer Genauigkeit von nur 0,003 mm schneiden.

Hohe Blattauslastung

Laserschneider bieten die Möglichkeit, einen großen Prozentsatz der Fertigungsmaterialien zu verwenden. Die Technologie lässt wenig oder gar keinen Raum für Verschwendung – die Maschine maximiert die Anzahl der nutzbaren Teile jeder Blechtafel. Machen Sie sich daher weniger Gedanken über die Bereitstellung überschüssiger Materialien. Sie können die genaue Menge kaufen und wissen, dass sie ausreicht.

Extreme Vielseitigkeit beim Schneiden

Laserschneidoperationen sind hochflexibel und vielseitig. Ein einzelner Laserschneider eignet sich gut für verschiedene Schneidvorgänge, z. B. einfache Schnitte, komplexe Schnitte mit komplizierten Details, Markierungen, Bohren und sogar Gravuren. Daher müssen Hersteller während des Prozesses nicht von Zeit zu Zeit Werkzeuge ersetzen.

Geringer Stromverbrauch

Im Gegensatz zu einigen anderen Schneidemaschinen müssen bei Laserschneidern keine verschiedenen Teile des Geräts bewegt werden. Dadurch können sie Materialstücke effektiv ausschneiden, ohne zu viel Energie zu verbrauchen. Während Laserschneider mit 10 kW Energie arbeiten können, können die meisten anderen Verfahren bis zu fünfmal verbrauchen.

Wenig oder kein Schaden

Vielleicht denken Sie, dass die Hitzeeinwirkung auf Materialien beim Laserschneiden zu Verwerfungen oder Verformungen von Teilen oder sogar zu Totalschäden führen kann. Nun, das ist nicht wahr. Die durch Hitze beim Laserschneiden betroffenen Teile sind minimal und stellen keine Gefahr für die Toleranz der Merkmale oder Komponenten nach der Fertigung dar.

Nachteile von Laserschneiden von Blech

Trotz seiner zahlreichen Vorteile weist das Laserschneiden von Blech einige Mängel auf. Lassen Sie uns darüber sprechen.

Spezialisten erforderlich

Um Ihre Laserschneider optimal zu nutzen, müssen Sie möglicherweise einen Fachmann beauftragen, der die Maschine für die Teilefertigung bedient. Ein Experte erkennt beispielsweise schnell einen Fehler oder eine unsachgemäße Einrichtung, die die Produktionsprozesse oder sogar die Integrität der Maschine beeinträchtigen können.

Einschränkungen der Metalldicke

Obwohl das Laserschneiden mit einer Vielzahl von Materialien, einschließlich Blechen, gut funktionieren kann, wird empfohlen, bei dicken Metallen andere Schneidverfahren zu verwenden. Typische Laserschneider eignen sich hervorragend zum Schneiden von Aluminiumblechen mit einer maximalen Dicke von 15 mm und Stahl von 6 mm.

Schädliche Gase

Da Laserschneider Materialien schmelzen und verdampfen, setzen sie beim Schneiden von Kunststoff in erheblichem Umfang schädliche Dämpfe frei. Daher ist es wichtig, das Laserschneiden in einem gut belüfteten Raum oder einer sicheren Arbeitsumgebung durchzuführen.

Hohe Anfangsinvestition

Die Kosten für einen hochwertigen Laserschneider sind hoch. Ein typischer Laserschneider kann etwa 3000 US-Dollar kosten, was doppelt so hoch ist wie die Kosten für Wasserstrahl- oder Plasmaschneider. Um sich mit Laserschneiden als Geschäftsmittel zu beschäftigen, müssen Sie die hohen Anfangsinvestitionen tragen.

Designtipps für Laserschneidteile

Für eine effektive und effiziente Nutzung der Laserschneiddienste für Ihre Teile. Sie müssen sich an die folgenden Tipps für Ihr Produktdesign zum Laserschneiden halten .

Ihre Daten können nicht kleiner als die Metalldicke sein

Die Dicke ist ein wichtiger Faktor, den Sie beim Laserschneiden berücksichtigen müssen. Sie bezieht sich direkt auf die Leistung des Lasers. Je höher die Dicke, desto weniger kann der Laser in das Material eindringen und es schneiden. Die gelegentliche Erhöhung der Laserleistung kann jedoch die Wahrscheinlichkeit erhöhen, solches Material zu schneiden.

Erinnere dich an die Kerbe

Das Design des Lasers macht es wichtig, darauf hinzuweisen, was die Leute Kerf nennen. Kerf ist das Material, das verdampft, wenn der Laserstrahl auf das Laserschneidmaterial trifft. Nicht nur beim Laserschneiden. Es ist in anderen subtraktiven Bearbeitungsprozessen sichtbar. Kerf-Laserschneiden erfolgt aufgrund der Dicke des Laserstrahls. Es ist wichtig, dies während der Entwurfsphase zu berücksichtigen.

Wählen Sie das richtige Material

Das richtige Material ist das Wichtigste, was vor einem Laserschneidvorgang zu beachten ist. Die Wahl eines Materials hängt von den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts ab. Beispielsweise haben Materialien unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf Steifigkeit, Lichtdurchlässigkeit und Flexibilität. Bei Rapid Direct haben Sie Zugriff auf verschiedene Blechlaserschneiden, Kunststoffe, Papier usw.

Abstände sind wichtig

Der Abstand ist beim Laserschneiden sehr wichtig, um den Fehler zu beseitigen und das bestmögliche Ergebnis zu erzielen. Der Mindestabstand sollte der Dicke des Materials entsprechen. Beispielsweise beträgt beim Laserschneiden von Blech, wenn das Blech 2 mm dick ist, der Abstand zwischen zwei Bahnen 2 mm. Es ist auch wichtig, wenn Sie an verschiedenen lasergeschnittenen Blechdesigns arbeiten möchten.

Konvertieren Sie Ihren Text in Ankerpunkte und Kurven

Nicht alle Laseroperationen erfordern Textschneiden. Wenn Sie jedoch Text einbauen müssen, sollten Sie die Buchstaben des Textes mit Abstand und großformatig schreiben. Dies sorgt für einen reibungsloseren Betrieb und das beste Ergebnis. Wenn die Buchstaben nahe beieinander liegen, können sie sich überlappen, was zu einer unleserlichen Beschriftung führt.

Die Kenntnis der obigen Tipps kann dabei helfen, die Fertigungskosten für Bleche zu senken .

Soll ich in eine Laserschneidmaschine investieren oder einen Service wählen

Von der einfachen Geräteherstellung bis hin zu großen Unternehmen – wie der Luft- und Raumfahrt- und der Automobilindustrie – sind Laserschneiddienste für verschiedene Fertigungsvorgänge von entscheidender Bedeutung. Die Technik ist ein effektives und hocheffizientes Verfahren, das für eine Vielzahl von Materialien geeignet ist.

Die kluge Wahl für kleine Fertigungsunternehmen ist jedoch, sich für einen Service zu entscheiden, anstatt in die Maschine zu investieren, da dies eine hervorragende Möglichkeit ist, Kosten zu sparen und den Kunden dennoch Qualität zu bieten. Wenn jedoch die Mittel vorhanden sind, könnte die Investition in Laserschneidmaschinen aufgrund der zahlreichen Vorteile, die mit dem Gerät einhergehen, sehr rentabel sein.

Wie auch immer, die Wahl hängt ausschließlich von den Herstellern ab. Sollten Sie sich jedoch dafür entscheiden, einen Service zu beauftragen, wenden Sie sich an RapidDirect – einen Experten für Laserschneiddienste für Blech.

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Wir bieten auch sowohl Kleinserien-Prototypen als auch Großserienproduktion an. Mit RapidDirect können Sie sicher sein, dass Ihre Produkte frei von Blechherstellungsproblemen sind , selbst wenn Sie mit kundenspezifischen Produkten mit komplizierten Details arbeiten. Darüber hinaus bieten wir einige der besten Dienstleistungen in den Bereichen CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Spritzguss und Druckguss.

Alternativen zum Laserschneiden

Vielleicht möchten Sie das Laserschneiden nicht verwenden und sind sich nicht sicher, wie Sie Formen aus Blech schneiden sollen; Unten finden Sie weitere High-End-Optionen für Ihre Fertigungsanforderungen.

EDM

EDM, Electrical Discharge Machining, verwendet wie Laserschneiden thermische Energie, um Materialstücke zu entfernen. Es verwendet elektrische Entladungen (Funken), um die gewünschte Form aus einem Material auszuschneiden. Im Vergleich zum Laserschneiden erzeugt EDM eine bessere Oberflächengüte mit einer weniger wärmebeeinflussten Zone. Es eignet sich auch zum Schneiden von gehärteten Materialstücken.

CNC-Fräsen

Beim CNC-Fräsen werden Hochgeschwindigkeits-Rotationsschneider verwendet, um Materialien zu formen. Fräsvorgänge funktionieren gut in Metallen, Legierungen und Nichtmetallen. Sie sind wie das Laserschneiden ein hochpräzises subtraktives Fertigungsverfahren. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Verfahren besteht darin, dass beim Fräsen Schneidwerkzeuge verwendet werden – rotierende Fräser, um Designs auszuschneiden oder zu formen, beim Laserschneiden Lichtstrahlen, Laserschmelzen oder Ausbrennen der Designform verwendet werden.

Wasserstrahlschneiden

Wasserstrahlschneiden ist eine Fertigungstechnik, bei der Wasser oder eine Mischung aus Wasser und abrasiven Substanzen unter hohem Druck verwendet wird, um ein Materialstück zu schneiden.

Nachfolgend finden Sie einen Vergleich zwischen Wasserstrahlschneiden und Laserschneiden.

• Laserschneider können Zahlen oder Markierungen gravieren, während Wasserstrahlschneiden nur Schneiden ermöglicht.
• Beide eignen sich zum Schneiden verschiedenster Materialien. Allerdings können Wasserstrahlen keine dickeren Materialien als Laserschneider schneiden, bis zu 50 mm.
• Laserschneiden hat bessere Toleranzniveaus und achtet mehr auf komplizierte Details, was sie zur besseren Wahl für komplexe Geometrien macht.

Stanzen

Beim Stanzen wird mit einer Stanzpresse die gewünschte Form aus einem Stück Material ausgeschnitten. Wie andere CNC-Operationen ist das Stanzen eine hochpräzise Technik zur Teileherstellung und eignet sich auch für eine Vielzahl von Materialien. Stanzen ist jedoch nicht ideal für die Herstellung von Komponenten mit komplexen Geometrien.

Schlussfolgerung

Laserschneiden ist eine Technologie, die im Rapid Prototyping zum Schneiden von Materialien verwendet wird. In diesem Artikel wurden die Operation, ihr Verlauf, ihre Typen und andere Dinge, die Sie vielleicht kennen, vorgestellt. Wir glauben, dass Sie ein oder mehrere Dinge über das Laserschneiden gelernt haben. Sie können sich jedoch auf uns bei RapidDirect verlassen, wenn es um die besten Laserschneiddienste geht.