Laserschneiden mit dem Faserlaser

Faserlaser arbeitet an Aluminiumblech
Faserlaser beim Einstechen in ein Aluminiumblech

Dem Faserlaser wird, u.a. wegen seinem hohen Wirkungsgrad und der exzellenten Strahlqualität, eine große Zukunft eingeräumt - seine Eigenschaften sprechen für sich.

Vorteile des Faserlasers:

  • Der Faserlaser benötigt nur ca. 1/3 der Leistung des CO2-Lasers
  • Besitzt beim Laserschneiden einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad von über 30%, mittlerweile erreichen bestimmte Laserarten auch über 40%
  • Seine Wellenlänge erlaubt es, den Laserstrahl per Glasfaserkabel über größere Entfernungen zu leiten
  • Seine Wellenlänge lässt sich sehr gut in Stahl einkoppeln, so dass hohe Schnittgeschwindigkeiten bzw. Schnittdicken erreicht werden
  • Die Wellenlänge des Faserlasers erlaubt auch das Schneiden von Buntmetallen, mit denen der CO2-Laser bisher seine Probleme hatte
  • Extrem dünner Schnittspalt, so dass der Materialaustrag geringer ist und noch filigranere Konturen erzeugt werden können
  • Der Faserlaser ist robust, zuverlässig und wartungsärmer als der CO2-Laser
  • Geringere Schnittkosten als beim CO2-Laser

Nachteile Faserlaser

  • Nachteil: Aufgrund der Wellenlänge höhere Schutzmaßnahmen (Schutz der Augen) erforderlich
  • Nachteil: Faserlaser sind hingegen weniger geeignet für das Schneiden von Acryl oder Polycarbonat, auch bei Holz und Stoffen ist der Einsatz eingeschränkt.
  • Nachteil: Die Rauheit der Schnittkanten ist in den oberen Dickenbereichen zur Zeit noch die Achillessehne der Faserlaser, insbesondere im direkten Vergleich zum Plasmaschnitt, der in dieser Disziplin den Klassenprimus darstellt. Doch neuste Entwicklungen der Maschinen- und Anlagenhersteller auf diesem Sektor zeigen, dass auch hier der Faserlaser in Kürze erheblich aufholen wird. Schon jetzt zeigen Neuentwicklungen bei Abmessungen von bis zu 15/20 mm Materialdicke erstaunlich gute Rauheitswerte und Faserlaser verschiedener Hersteller erreichen bereits, Stand Anfang 2019, die Rauheitswerte auf dem Niveau des CO2 Lasers. 
  • Aufgrund der Wellenlänge sind die Schnittspalte besonders schmal - dies ist gut für einen geringen Abtrag und auch für das Schneiden von filigranen Konturen mit hoher Komplexität - negativ ist es jedoch für die maximal erzielbare Dicke, da zu wenig Material ausgeblasen werden kann, so dass der Dickeneinsatz zur Zeit noch begrenzt ist. Doch neuste Entwicklungen durch Strahlaufweitungen erlauben die "künstlich" vergrößerte Schnittspaltanpassung, so dass dieser Nachteil bereits kompensiert werden konnte und somit auch Dicken bis 50 mm Stahl geschnitten werden können (Stand 2017/2018). Doch auch dies ist Geschichte: Hersteller moderner Faserlaserschneidmaschinen haben eine Vielzahl an Methoden entwickelt, durch die der Strahldurchmesser für Dickblechanwendungen aufgeweitet werden kann. Beispielsweise lässt man den Strahl oszillieren. Die dynamische Strahlformung beim Faserlaser erzeugt quasi ein Strahlbewegungsmuster, das darüber hinaus noch eine bessere Schnittqualität erzeugen kann. Andere Verfahren nutzen zwei Glasfaserleitungen mit unterschiedlichen Durchmessern, um zwei verschieden dicke Strahlen zu erzeugen.

 

Zusammenfassung der Vorteile:

Die Vorteile der wesentlich geringeren Betriebskosten und signifikant höheren Schnittgeschwindigkeiten werden vom Markt gerne aufgenommen und beflügeln damit die Forschung und Entwicklung der Faserlaser. Fand man in der Startphase den Einsatz des Faserlasers häufig im Stahldickenbereich unterhalb von 10 mm, so verschiebt sich der Einsatzbereich immer mehr in den Mittelblechbereich hin zu der 25mm-Marke und darüber hinaus. Faserlaser sind heute (Stand 2021) in der Lage über 50 mm dicken Baustahl oder Edelstahl zu schneiden. Aufgrund seiner Robustheit und seiner Physik eignet sich der Faserlaser besonders in rauen Umgebungen und im Einsatz auf großen Maschinenbetten. Damit verwundert es nicht, dass renommierte Brennschneidmaschinenhersteller sich diesem Thema ebenso gewidmet haben und bereits etliche Installationen mit den Faserlaser in Stahl-Service-Centern auf Großanlagen realisiert wurden. Kommen wir zurück auf den provozierenden Titel des Beitrags:

Ist der Faserlaser eine echte Konkurrenz zum CO2-Laser in der Materialbearbeitung?

Der Faserlaser stellt eine willkommene Erweiterung des Laser-Anwendungsgebietes dar. Eine Reihe der Nachteile gegenüber dem CO2-Laser wurden weitest gehend beseitigt und seine Vorteile erlauben es, ihn auch in neuen Einsatzbereichen zu etablieren und auszuweiten. Aus der anfänglichen Nische hat der Faserlaser sich deutlich heraus entwickelt. Bevor man sich für ein Lasersystem entscheidet, sollten in jedem Fall alle Vor- und Nachteile mit den Herstellern ausführlich besprochen werden, um sicher zu gehen, dass das Schneidverfahren installiert wird, das am besten zu den Anforderungen passt. In jedem Fall sind die geringen Betriebskosten, seine Energieeffizienz, seine Schnittgeschwindigkeit, die erzielbaren Schneiddicken und damit seine Einsatzmöglichkeiten Vorteile, die für den Faserlaser sprechen. 

 

Gelasertes Edelstahlteil 50 mm dick mit dem Faserlaser geschnitten
Faserlaser mit 8kW schneidet Edelstahlteil 50 mm dick

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