Gebote und Verbote beim Laserschneiden

Laserschneiden ist der Prozess, bei dem Hochleistungslichtstrahlen verwendet werden, um Materialien zu schneiden, zu schneiden oder zu bohren. Das in den 1960er Jahren am Welding Institute in England entwickelte Verfahren erfreut sich immer größerer Beliebtheit. Tatsächlich stellen Metalllaserschneidemaschinen heute das größte Produktsegment des globalen Metallschneidemarktes dar, wobei die Nachfrage nach diesen Geräten bis 2025 voraussichtlich auf fast 9,8 Milliarden US-Dollar steigen wird.

Wie funktioniert Laserschneiden? Es gibt eine Reihe verschiedener Laserschneidverfahren, aber sie lassen sich im Allgemeinen in zwei Kategorien einteilen:Schmelzschneiden und ablatives Schneiden. In seiner einfachsten Form umfasst das Laserschmelzschneiden die Verwendung eines Lasers zum Schmelzen eines lokalisierten Materialbereichs auf dem Werkstück und das anschließende Abschneiden des geschmolzenen Materials mit Hochdruckstrahlen aus Inertgas (normalerweise Stickstoff, der nicht exotherm mit dem geschnittenen Material reagiert). ). CNC-Steuerungen können verwendet werden, um den Laser oder das Werkstück zu bewegen, um durchgehende Schnitte zu erstellen.

Beim abtragenden Laserschneiden werden schnelle Impulse eines hochintensiven Lasers verwendet, um Material Schicht für Schicht abzutragen. Dieser Prozess verdampft eher als schmilzt und benötigt daher kein Druckgas, um überschüssiges Material zu entfernen. Im Allgemeinen ein langsameres Verfahren, das ablative Laserschneiden, wird verwendet, um Teilschnitte vorzunehmen, die das Werkstück nicht von oben nach unten durchlaufen (Lasergravur ist beispielsweise ein Beispiel für ein ablatives Verfahren). Im Gegensatz dazu feuert Schmelzschneiden Laser in kontinuierlichen Wellen oder längeren Impulsen ab und kann daher nur verwendet werden, um vollständig durch das Werkstück zu schneiden.

Warum Laserschneiden?

Laserschneiden bietet einige deutliche Vorteile. Das Wichtigste unter ihnen ist die Fähigkeit, extrem präzise und genaue Teile herzustellen. Einige Teile können Toleranzen von weniger als 1 mm aufweisen, was den Prozess des Laserschneidens zu einer effizienten Methode für Teile mit komplizierten oder komplexen Merkmalen macht. Die stark lokalisierte Art des Laserschneidens reduziert das Risiko, dass sich das Werkstückmaterial verzieht, drastisch, und durch Laserschneiden hergestellte Teile erfordern oft keine Nachbearbeitung oder Oberflächenveredelung.

Darüber hinaus erfordert das Metalllaserschneiden keinen Werkzeugwechsel zwischen den Arbeitsgängen, ermöglicht aufgrund des Fehlens fester Werkzeuge mehr Flexibilität im Design und kann hochgradig automatisiert werden, wodurch die Arbeitskosten minimiert und die Produktionszeiten verkürzt werden. Da der Strahl das einzige Werkzeug ist, das das Werkstück berührt, gibt es außerdem keine mechanische Reibung, die zu Werkzeugverschleiß im Prozess führt.

Laserschneiden ist in der industriellen Fertigung weit verbreitet und eignet sich gut für die Herstellung von Teilen wie Autokarosserien, Telefongehäusen und Blechen. Das Verfahren findet auch umfangreiche Anwendungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Medizin und Schiffbau.

Wichtige Überlegungen zum Laserschneiden

Während CNC-Laserschneidmaschinen üblicherweise in der Fertigung eingesetzt werden, erfordert ein effektives Laserschneiden im Allgemeinen den Einsatz von erfahrenen Ingenieuren, die sich an bewährten Verfahren orientieren. Hier sind drei wichtige Überlegungen zum Laserschneiden, die Ingenieure und Maschinenbediener beachten sollten:

Das Material sollte den spezifischen Laserschneidprozess bestimmen

Während Laserschneidmaschinen für Metall viel Aufmerksamkeit erregen, können Laser auch zum Schneiden oder Gravieren von Keramik, Holz, Thermoplasten und Polymeren verwendet werden. Ingenieure sollten das für das Material des Teils am besten geeignete Laserschneidverfahren auswählen.

Fusionslaserschneiden eignet sich beispielsweise zum Schneiden der meisten Metalle und Thermoplaste, während ablatives Laserschneiden beim Schneiden von Teilen aus Acryl und Polyacetal äußerst effizient sein kann, da ihre Schmelz- und Siedepunkte so nah beieinander liegen und eine Verdampfung ermöglichen.

Andererseits sind einige Materialien schwieriger mit Lasern zu schneiden. Duroplaste und organische Materialien wie Holz verbrennen beispielsweise eher, als dass sie schmelzen, wenn sie einem Laser ausgesetzt werden – eine Qualität, die Gravuren oder Brandings, aber kein präzises Schneiden ermöglicht.

Verwechseln Sie eine Erhöhung der Laserleistung nicht mit einer Effizienzsteigerung

Während eine erhöhte Laserleistung bedeutet, dass es möglich ist, schneller zu schneiden – mit neuen Entwicklungen, die es ermöglichen, Schneidgeschwindigkeiten von bis zu einem Meter pro Sekunde zu erreichen – bedeutet mehr Rohleistung nicht direkt eine effizientere Fertigung.

Um diese hohen Schnittgeschwindigkeiten zu erreichen, benötigt der Laser Zeit zum Beschleunigen, was Laser mit hoher Wattleistung unglaublich effektiv zum Schneiden großer Teile oder Teile ohne komplizierte Merkmale macht. Diese Laser bieten weniger Vorteile für Teile mit komplizierten Geometrien, da der Laser normalerweise zu einem anderen Schnitt wechseln muss, bevor er seine volle Geschwindigkeit erreichen kann. Beschleunigung und Verzögerung müssen bei der Betrachtung der Effizienz des Laserschneidens berücksichtigt werden.

Entwerfen Sie die Teile so, dass sie den Anforderungen des Laserschneidprozesses entsprechen

Es ist ein häufiger Fehler anzunehmen, dass die Schnittfugenbreite so schmal ist, dass sie unbedeutend ist. Laser erzeugen unglaublich dünne Schnitte – in der Regel zwischen 30 und 300 Mikron, je nach Laserleistung, Einrichtung und Prozess – aber diese Schnittfugenbreiten müssen dennoch in das Schnittdesign einbezogen werden, damit das resultierende Teil für die beabsichtigte Anwendung geeignet bleibt.

Ein weiterer entscheidender Designaspekt ist das Tabbing oder die Verwendung von Mikrogelenken zur Unterstützung kleiner Teile. Das beim Schmelzschneiden verwendete Hochdruckgas erfordert, dass die Teile ihr Eigengewicht tragen können, was oft auf die Teiledicke zurückzuführen ist. Typischerweise sind Teiledicken von 2–3 mm oder mehr ohne Tabs in Ordnung, aber wenn die Teiledicke weniger als 2 mm beträgt, müssen Konstrukteure möglicherweise Mikroverbindungen hinzufügen, um das Teil während des Schneidvorgangs zu stabilisieren und zu verhindern, dass das unter Druck stehende Gas es bewegt. Es kann auch den Verlust von Kleinteilen verhindern und deren Entfernung aus der Maschine erleichtern. Diese Laschen können während der Nachbearbeitung einfach entfernt werden.

Kritische Sicherheitsanforderungen einhalten

Sicherheit ist in der Fertigung von größter Bedeutung. Laserschneidgeräte sollten nur von geschultem Fachpersonal verwendet werden. Je nach verwendetem Material können bei dem Prozess auch schädliche und giftige Gase freigesetzt werden, daher ist der Einsatz von vorschriftsmäßigen Geräten zur Luftreinhaltung von entscheidender Bedeutung.

Laserschneiden:Jedes Detail steigert die Effizienz

Bei richtiger Anwendung versprechen Laserschneidmaschinen für Metall Genauigkeit, Präzision und Effizienz. Während die komplexen Material- und Designüberlegungen bedeuten, dass sich Produktteams und Ingenieure im Vorfeld etwas mehr Zeit nehmen müssen, um sicherzustellen, dass die Designs für die Fertigung optimiert sind, spricht die Qualität der resultierenden Teile im Allgemeinen für sich. Um sicherzustellen, dass Teile in höchster Qualität und Geschwindigkeit hergestellt werden, sollten Sie eine Partnerschaft mit einem erfahrenen On-Demand-Hersteller eingehen.

Fast Radius bietet überlegene On-Demand-Dienstleistungen für die digitale Fertigung, die von Laserschneiden und Urethanguss bis hin zu Spritzguss und 3D-Druck reichen. Unser Team aus erfahrenen Designern und Ingenieuren arbeitet in jeder Phase der Produktion eng mit den Kunden zusammen und bietet End-to-End-Support. Vom Design bis hin zur Nachbearbeitung und Erfüllung haben wir unseren Arbeitsablauf so organisiert, dass die hochwertigen Teile entstehen, die die Kunden brauchen, wenn sie sie brauchen. Bereit anzufangen? Kontaktieren Sie uns noch heute.