Laserschneiden: Präzision, Vielseitigkeit und Exzellenz in der modernen Fertigung

Zweifelsohne präzise – aber eignet es sich für 2-Achs-Präzisionsmetallschneiden?

Auf dem Spektrum der Präzisionsmetallschneidverfahren ist die Faszination für das Laserschneiden leicht nachvollziehbar. Vielseitig und präzise liefert es enge Toleranzen und schmale Schnittfugen. Und vielleicht dank Science-Fiction übt die Idee eine natürliche Anziehungskraft aus, einen hochfokussierten Lichtstrahl – etwas so scheinbar Ätherisches – einzusetzen, um harte Materialien wie Metall zu schmelzen, zu verbrennen oder zu verdampfen.

Da Laserschneiden jedoch generell langsam und teuer ist, müssen zwingende Vorteile – und eine realistische Kostenkalkulation – vorliegen, um den Einsatz eines Laserverfahrens für 2-Achs-Abscheidvorgänge zu rechtfertigen.

Grundlagen des Laserschneidens

Laserschneidmaschinen reichen im Allgemeinen von großen, leistungsstarken und aggressiven bis hin zu kleinen, langsamen und präzisen Systemen. Hochleistungslaser schneiden schnell, erzeugen jedoch raue Schnittflächen und eine breite, tiefe wärmebeeinflusste Zone (HAZ). Niedrigleistungslaser schneiden mit weniger Materialschädigung – wenngleich noch immer vorhanden –, benötigen aber mehr Zeit.

Das Arbeitspferd für das 2-Achs-Schneiden ist der CO₂-Fliegendoptik-Laser (und seine Hybride), der sich für eine Vielzahl von Materialien eignet. Der Neodym (Nd)-Laser kommt dort zum Einsatz, wo hohe Energie bei niedriger Wiederholrate gefordert ist. Der Neodym-Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (Nd:YAG) wird bei Bedarf an sehr hoher Leistung verwendet. Ultraviolettlaser (UV) dienen hauptsächlich der Fertigung von Nichtmetallteilen.

Vorteile des Laserschneidens

Offensichtlich nutzt sich der Laserstrahl während des Schneidprozesses nicht ab. Das bedeutet keine Verschlechterung des Schneidprozesses, und die Ergebnisse lassen sich einfach und präzise reproduzieren.

Obwohl die Technologie ideal für komplexe Formen ist, bietet sie auch für simples 2-Achs-Abscheiden Vorteile. Laserschneiden kann sehr schmale Schnittfugen erzeugen – Breiten bis 0,004 Zoll (0,10 mm) –, wobei Ergebnis und Schnittfugenbreite von der Materialdicke abhängen. Bei dünnem Metall erreichen Laser Toleranzen von ±0,001 Zoll.

Laser eignen sich für viele Metalle und unterschiedliche Materialstärken. Beim Rohrschneiden kann das Laserverfahren eingesetzt werden, doch muss das Rohrinnere zuvor mit Antispritzmittel beschichtet werden – ein zusätzlicher Schritt (und zusätzliche Kosten) im Schneidprozess.

Nachteile des Laserschneidens bei Metall

Das Schneiden dickerer Materialien erfordert einen leistungsstärkeren Laser, der eine rauhere Oberfläche erzeugt. Daher ist Laserschneiden von Metall nicht ideal für Materialien über 0,5 Zoll (12,7 mm) Dicke. Auch für hochreflektierende Metalle wie Aluminium, Messing und Kupfer ist es schlecht geeignet.

Die intensive Wärmeeinbringung erfordert sorgfältige Einstellung, Überwachung und Anpassung des Lasers, um Wärmespannungsschäden am Werkstück zu vermeiden. Zudem verbrauchen Laser große Energiemengen, was die Betriebskosten erhöht.

Beim Laserschneiden müssen Werkstücke einzeln geschnitten werden; ein Bündeln für Mehrfachabschnitte ist nicht möglich. Diese Einzelbearbeitung verlängert Produktionszeit und Kosten erheblich – ein weiterer Grund, warum Laserschneiden langsamer und teurer ist als andere Präzisionsschneidverfahren.

Der Verlockung widerstehen?

Für 2-Achs-Abscheiden übersteigen Zeit- und Kostenaufwand des Laserschneidens oft das rechtfertigbare Maß, insbesondere wenn andere Verfahren vergleichbare Ergebnisse zu besseren Preisen liefern. (Eines Tages mögen wir über 3D-additives Laserdrucken von Metall als Verfahren für Präzisionsteile sprechen. Doch die Technologie ist dafür derzeit noch nicht ausgereift!)

Die Entscheidung, ob Laserschneiden die beste Option für Ihr Präzisionsmetallschneiden ist, erfordert ein tiefes Verständnis Ihrer spezifischen Anwendung und Parameter sowie der alternativen Verfahren und eine realistische Kostenbewertung.

Wie schneidet Laserschneiden im Vergleich zu anderen Präzisionsmetallschneidverfahren ab? Lesen Sie weiter, um es herauszufinden.