Was ist Laserschneiden?

Früher waren Laser nichts anderes als Science-Fiction-Träume. In den letzten 60 Jahren sind wir von imaginären Kanonen für kosmische Strahlung zur strategischen Nutzung der Kraft des Lichts übergegangen. Heutzutage sind Laser überall, in subtilen chirurgischen Geräten, Lesegeräten für optische Medien und in der rohen Kraft von Lasern für die Fertigung. Allen gemeinsam ist die Fähigkeit, ihre Arbeit mit unglaublicher Präzision zu erledigen, geführt von einer ruhigen Hand oder einer computergesteuerten Anwendung.

Wir verwenden sowohl CO2- als auch Faserlaser-Schneidmaschinen zur Herstellung von Blechteilen. Die Technologie spielt eine wesentliche Rolle in unseren Schnelldreh-Fähigkeiten für die Blechbearbeitung.

Was ist ein LASER?

LASER steht für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Im Wesentlichen arbeiten Laser, indem sie Atome bestimmter Elemente in einer kontrollierten Umgebung anregen. Die Elektronen in diesen Atomen verschieben ihre Position in ihrer Umlaufbahn um den Kern auf einen energiereicheren Weg, und wenn sie sich in ihre „Ausgangsposition“ zurückbewegen, setzen sie einen Strom kohärenter Lichtenergie frei, was bedeutet, dass das Licht dieselbe Wellenlänge hat und vollständig ist in Phase. Die Energie besteht aus Photonen, die durch eine Linse geleitet werden. Dort konzentrieren sie sich zu einem einzigen Strom und ihre Kraft ist beträchtlich.

Zwei Dinge beeinflussen die Schneidfähigkeit eines Lasers:die Leistung des Lasers (gemessen in Kilowatt oder kW) und seine Fähigkeit, seinen Strahl so kompakt wie möglich zu fokussieren. Für Designer ist es wichtig zu wissen, dass der Laser, wie jedes Schneidinstrument, eine Breite hat, die als Laserfuge bezeichnet wird . Obwohl es wichtig ist, dies zu kompensieren, ist die Schnittfuge im Vergleich zu anderen Schneidverfahren viel kleiner.

Vergleich von Lasern für die Fertigung

Zwei Arten von Lasern dominieren den Fertigungssektor, Kohlendioxid (CO₂ ) und Faser (auch bekannt als Festkörperlaser). ). Obwohl beide ungefähr zur gleichen Zeit (1963/64) erfunden wurden, ist CO₂ wird seit längerer Zeit in kommerziellen Anwendungen eingesetzt. Faser kam wirklich erst in den frühen 1980er Jahren in der Fertigungsszene an.

„Laser sind einer der Hauptgründe, warum wir Teile in Tagen statt in Wochen fertigen können“, sagte Phil Dunbar, Fertigungsleiter bei Protolabs in New Hampshire. „Die Schnitte, die sie erstellen, sind unglaublich genau und erfordern nicht viel, wenn überhaupt, Entgraten. Obwohl Stanzpressen immer noch wichtige Werkzeuge sind, können sie diese Präzision einfach nicht erreichen.“

Wenn man die beiden vergleicht, ist Faser im Allgemeinen führend, aber die Wahl, welche Sie verwenden, hängt oft von der Art und Dicke des Materials ab, das Sie schneiden. Faser ist auf dünneren Metallen schneller. Der stärker fokussierte Strahl hilft diesen Lasern auch dabei, stark reflektierende Materialien schneller zu schneiden. Im Gegensatz zu CO₂ Faserlaser haben keine beweglichen Teile oder Spiegel, die aus dem Gleichgewicht geraten könnten, was zu geringeren Wartungskosten führt. Das Beste daran ist, dass Faserlaser bei gleicher Schneidleistung weniger Strom verbrauchen.

Man könnte meinen, dass die Entscheidung für die Verwendung von Glasfasern ein Volltreffer wäre, aber es gibt Bereiche, in denen CO₂ immer noch beeindruckt, wie z. B. die Geschwindigkeit von geraden Schnitten und vorerst Materialdicken von mehr als 0,2 Zoll (5 mm). Allerdings werden Faserlaser immer leistungsstärker, sodass selbst diese Unterschiede weniger signifikant werden.

Eine Stanzpresse (Bild oben) ist zwar nicht so präzise wie Laserschneiden, aber eine skalierbare Lösung für große Auflagen von Blechteilen.

Alternativen zum Laserschneiden

Mit all ihrer Kraft und Geschwindigkeit könnte man meinen, dass Laser der einzige Weg sind, aber es gibt andere starke Konkurrenten.

Fräsen: Die Verwendung eines Schaftfräsers zum Schneiden scheint eine Art alte Schule zu sein, aber er ist auf 0,0003 Zoll (0,00762 mm) genau und ziemlich schnell. Das Beste daran sind die hochwertigen Kantenfräser und die Möglichkeit, mit 3D-Medien zu arbeiten. Ein Nachteil des Fräsens ist, dass die Einrichtung und Programmierung einige Zeit in Anspruch nehmen.

Wasserstrahl: Kombinieren Sie Wasser mit einem Schleifpulver, feuern Sie es mit lächerlich hohem Druck aus einer Düse, und Sie haben Wasserstrahlschneiden. Es ist so genau wie Fräsen, aber die Kantenqualität wird aufgrund der Verzerrung des Wasserstrahls, der durch das Metall schneidet, etwas geopfert.

Drahterosion: Bei der Drahterosionsbearbeitung (EDM) wird Strom durch einen dünnen, geladenen Draht (normalerweise Kupfer oder Messing) geleitet, wodurch sich zwischen ihm und dem zu schneidenden Material ein Funke bildet. Der Stromkreis wird mit einem weiteren Draht auf der gegenüberliegenden Seite Ihres Metalls abgeschlossen. Der Funke durchdringt das Metall, schneidet es präzise durch, und dieser zweite Draht vervollständigt den Stromkreis. Der gesamte Prozess befindet sich in dielektrischem Wasser, einer Art Wasser, das keinen Strom leitet, sodass es dazu dient, die Schnittfläche zu kühlen und gleichzeitig den Weg des elektrischen Flusses zwischen dem Draht und dem Metall zu begrenzen. Es ist ein langsamer Prozess, aber was ihm an Geschwindigkeit fehlt, macht er mit einer Genauigkeit von 0,0001 Zoll (0,00254 mm) wieder wett. Eine wichtige Einschränkung:Drahterodieren erfordert, dass das Metall, aus dem Ihr Teil besteht, elektrisch leitfähig sein muss, sonst schneidet es nicht.

Stanzpresse: Dieser Prozess macht genau das, was Sie denken. Eine Presse stanzt durch Ihr Metall, um die gewünschte Form zu erzeugen. Einige Opfer bei diesem Prozess sind Genauigkeit und Kantenqualität. Ihr Teil muss sicherlich entgratet werden. Sie können es auch nicht verwenden, wenn Ihre Metalle spröde oder gehärtet sind, da das Teil in der Presse bricht. Auf der positiven Seite ist es zwar zeitaufwändig, eine Stanzpresse einzurichten und zu programmieren, aber sobald Sie das festgenagelt haben, ist es einfach, mehrere Teile herzustellen.

Laserschneidservice für Blechteile

Analoge und digitale Fertigungstechnologien sind in Form von Laser-/Stanzmaschinen verschmolzen. Diese kombinieren das präzise, ​​leistungsstarke Schneiden eines Faserlasers mit Standardwerkzeugoptionen und -geometrien, die am besten von einer Stanzpresse verwaltet werden. Merkmale wie Lamellen, Flansche und mehr können schnell mit lasergeschnittenen, gratfreien Kanten mit einem einzigen Werkzeug zum Schneiden und Formen erstellt werden.

Die Hinzufügung von Lasern in der Fertigung hat ein sicheres, schnelles und genaues Mittel zum Schneiden von Blechen hinzugefügt. Die Kraft des Lasers in Kombination mit seiner Fähigkeit, reibungslos von der rohen Kraft des Schneidens in geraden Linien zu der subtilen Präzision des Erstellens sanfter Kurven zu wechseln, macht ihn zu einem unverzichtbaren Werkzeug im Werkzeugkasten eines Maschinisten und zu einem Segen für Designer komplexer Teile. P>

Bei Protolabs ist unser Blechfertigungsservice auf Geschwindigkeit ausgelegt. Abhängig von der Teilegeometrie und den Materialien werden die Teile mit einer Stanzpresse, einem Faserlaser oder CO₂ geschnitten Laser. Für einfachere Teile ist eine Stanzpresse in der Regel die effizienteste und wirtschaftlichste Lösung. Blechteile mit feineren, komplexeren Merkmalen werden mit einem CNC-Laser geschnitten. Ein Faserlaser wird verwendet, um Materialien zu schneiden, die dünner und reflektierender sind und CO₂ Laser eignet sich besser für dickere Materialien, wenn mehr Leistung benötigt wird.