Metall schneiden mit dem Laser
Technik

Ein innovatives Trennverfahren mit dem Laser

Bei dem Laserschneiden, welches auch Laserstrahlschneiden genannt wird, handelt es sich um eine thermische Trennmethode, die oft beim Blechzuschnitt zum Einsatz kommt. Durch den Laserschnitt ist es möglich, unterschiedliche Materialien wie Aluminium oder Stahl in Rohren, Profilen oder Plattformen zu schneiden.

Die Geschichte des Laserschneidens

Das Laserstrahlschneiden wurde vor mindestens zwei Jahrzehnten als industrielle Technologie eingeführt. Im Rahmen des Schneidevorgangs wirkt ein stark fokussierter und hochenergetischer Laserstrahl und ein entsprechendes Werkstück ein. Dabei entstehen Schmelze und Metalldampf, welche durch den Hochdruckgasstrom ausgeblasen werden. Aufgrund des Einsatzes des Laserstrahls bildet sich im Werkstück ein Schneidespalt beziehungsweise eine Schnittfuge. Je nach Laserstrahl kann dessen Schnittkante variieren. Hier besteht die Möglichkeit, durch den Laserstrahl zahlreiche unterschiedliche Schneideaufgaben durchzuführen.
Die Bandbreite beginnt beim Blechzuschnitt in verschiedenen Metallen von einer Stärke bis zu 30 Millimetern. Bei Schnittfugen in sehr dünnen Werkstoffen, welche millimetergenau sind. Bei dem Laserschneiden geht es um einen Vorgang, bei welchem verschiedene Laserarten zum Einsatz kommen. Im industriellen Bereich wird ein CO2-Laser und Faserlaser Verwendung finden. Im Gegensatz zu den alternativen Methoden ist es möglich, dass das Laserstrahlschneiden bereits bei besonders geringen Losgrößen vorgenommen wird und trotz allem wirtschaftlich bleibt.

Das Verfahren des Laserschneidens

Prinzipiell besteht das Laserschneiden aus zwei, jedoch zeitgleich ablaufenden Teilprozessen. Auf der einen Seite tritt eine Absorbierung dieses an der Schneidefront ausgerichteten Laserstrahls ein, sodass die zum Laserstrahlschneiden erforderliche Energie aufgebraucht wird. Und zum anderen wird aufgrund der Schneiddüse, die konzentrisch zu dem Laser angeordnet ist, dieses für das Laserstrahlschneiden nötige Prozess- beziehungsweise Blasgas bereitgestellt.

Es ist dafür zuständig, vor Dämpfen und Spritzern den Bearbeitungskopf zu schützen. Damit man den abgetragenen Werkstoff aus den Schnittfugen treiben kann. Dabei ist der Aggregatzustand des entsprechenden Fugenwerkstoffs beim Laserstrahlschneiden von der Form des zugeführten Prozessgases genauso wie von der Temperatur abhängig, die im Wirkbereich erreicht wird. Ob das Material als Flüssigkeit, Dampf oder Oxidationsprodukt aus der Schnittfuge entweicht und um welchen Werkstoff es sich handelt. Wird zwischen drei Methoden des Laserschneidens differenziert, wie etwa dem Laserstrahlsublimierschneiden, dem Laserstrahlbrennschneiden und dem Laserstrahlschmelzschneiden.

Aufbau und Komponenten der Laserschneidemaschinen

Eine Maschine zum Laserstrahlschneiden besteht aus einigen Komponenten. Hierbei handelt es sich um die LaserstrahlquelleLaserstrahlführung und den Bearbeitungskopf beziehungsweise Fokussieroptik. Die Führung des von der Laserstrahlquelle verlassenden Laserstrahls hin zu dem Bearbeitungskopf, welcher an der Bearbeitungsstelle zu finden ist, findet beim CO2-Laser durch Umlenkspiegel und bei dem klassischen Laserstrahl über Nahinfrarot statt. Dort wird der Laserstrahl durch den Bearbeitungskopf in einem Brennpunkt gebündelt, damit die Leistungsdichten, die zum Laserstrahlschneiden nötig sind, erzeugt werden. Diese liegen bei 106 bis 109 Watt je Quadratzentimeter.

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