Laserschneiden zeichnet sich durch die geringe Wärmebelastung aus. Es besitzt eine hohe Präzision, die Fähigkeit, komplexe Formen zu schneiden; eine hohe Schnittqualität und Schnittgeschwindigkeit sowie die Vielseitigkeit in verschiedenen Branchen eingesetzt zu werden.
Seine hohe Flexibilität bei geringer Schnittfugenbreite erlaubt kleine Schnittspalte und damit weniger Materialverbrauch. Weniger Verschnitt erzielt der Laser auch durch kürzere Anstich- und Ausstichlängen, die eine bessere Schachteldichte erlauben.
Die geringe Gratbildung und sein hohes Digitalisierungspotential ermöglichen dem Laser beispielsweise Laserteile online zu bestellen und mannlos über drei Schichten zu produzieren. Der Laser schneidet mehr als nur Metalle.
Bildbeschreibung, siehe Bild 2:
Klingt ganz schön kompliziert oder? Wir werden versuchen, dies einfacher zu erklären. Wenn Sie die Theorie weniger interessiert, dann überspringen Sie einfach die folgenden Artikel. Weiter unten geht es dann mit der Praxis weiter.
Im Schaubild Bild 2 erkennen wir das Schema der Funktionsweise eines Lasers. In einem lasergeeigneten Material (1) wird durch ein geeignetes Pumpsystem (2) Anregungsenergie eingebracht, so dass im lasergeeigneten Material eine Strahlung angeregt wird. Der Laserstrahl wird nun solange zwischen den beiden Spiegeln (3) reflektiert, bis er einen bestimmten Energiewert erreicht hat. Mit Hilfe einer Auskoppelloptik verläßt der Laserstrahl das Medium und wird je nach Wellenlänge über eine geeignete Vorrichtung bis zur Fokussieroptik im Strahlkopf geleitet.
Der Laserschneider besteht also zunächst aus dem Resonator und einem geeigneten Übertragungsmedium, das den Strahl vom Resonator zum Schneidkopf führt. Bei kurzwelligen Strahlen kann zur Übertragung ein Glasfaserleiter verwendet werden, langwellige Strahlung wird über Spiegel weitergeleitet und entsprechend umgelenkt bis der Strahl zum Schneidkopf gelangt.
Im Schneidkopf wird der Laserstrahl fokussiert, in der Regel eine Aufgabe, welche optische Linsen übernehmen. Nun muss der Strahl noch über ein geeignetes CNC-Koordinatensystem über dem Schneidmaterial bewegt werden und dies in mindestens drei Richtungen auf der x-, y- und z-Achse.
Nun steht dem Schneiden von Metallen (fast) nichts mehr im Weg. Wer mehr Theorie zum Verständnis benötigt, dem empfehlen wir den Artikel in wikipedia zum Laser.
* Laseraktive Medien und damit für den Laser geeignete Stoffe können bei einer Menge an Materialien festgestellt werden. Allerdings eignen sich nicht alle laseraktiven Materialien für eine Laseranwendung, wenn deren Effizienz nicht gewährleistet ist. Grundsätzlich lassen sich die laseraktiven Stoffe in drei Gruppen unterteilen:
Je nach verwendetem laseraktiven Material besitzt der Laser eine spezifische Wellenlänge. Die Wellenlänge übt großen Einfluss auf die Materialbearbeitung mit dem Laser aus.
Diese materialtypischen Wellenlängen bestimmen nun im wesentlichen den Einsatz beim Laser in der Materialbearbeitung.
Die unterschiedlichen zu schneidenden Stoffe reagieren verschieden auf die Wellenlängen bestimmter Laser. Beispielsweise ist das Einkoppelverhalten des Laserstrahls in verschiedene Metalle wesentlich günstiger bei kurzwelliger Strahlung als bei langwelliger Wellenlänge. Dies erklärt, warum der Faserlaser mit seiner Wellenlänge von 1,06 µm schneller und dickeres Material schneiden kann als beispielsweise der CO2-Laser mit der rund zehnfach höheren Wellenlänge von 10,6 µm.
Auch das Reflexionsverhalten an den Oberflächen des zu schneidenden Materials ist von der Wellenlänge abhängig.
Die Wellenlänge des Lasers wird vom laserfähigen Medium bestimmt. Anhand der Wellenlänge kann man Rückschlüsse auf das Lasermedium schließen. Bei einer Wellenlänge um die 10 µm liegt die Vermutung nahe, dass es sich um einen CO2 Laser handelt. Bei einer Wellenlänge um 1 µm könnte es sich um einen Faserlaser handeln. Liegt die Wellenlänge ein wenig darunter könnte es ein Diodenlaser sein u. s. w.
Doch die Wellenlänge sagt dem Praktiker noch viel mehr über das Schneiden aus. Sie ist quasi der Steckbrief des Arbeitsmittels Laserschneider, der das Einsatzgebiet umschreibt.
Tatsächlich verhält es sich auch so in der Praxis, wie angenommen.
Manche Wellenlänge sind für bestimmte Schweißanwendungen besser geeignet.
Die Wellenlänge des Lasers besitzt damit ein individuelles physikalisches Verhalten im Bezug auf die zu bearbeitenden Werkstoffe, wie wir in den nächsten Kapiteln bei der Blechbearbeitung tiefer betrachtet werden.
Es gibt verschiedene Einsatzfälle für das Schneiden mit dem Laser und die einzelnen Komponenten variieren je nach Einsatzgebiet. Im Schneidforum gehen wir davon aus, dass vorwiegend feste Stoffe wie Stahl, Metalle, Glas, Kunststoffe etc. zu schneiden sind. Beim Schneiden in beispielsweise medizinischen Anwendungen unterscheiden sich die erforderlichen Komponenten wesentlich. Die folgenden Erklärungen gelten daher nur für industrielle Anwendungen beim Zuschnitt von Metallen und anderen festen Stoffen.
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