Gourt Home::Gourt :: Laserschneiden
TRUMPF 05 TCL3050.jpg | TRUMPF 03 TC6000L.jpg Laserschneiden ist ein thermisches Trennverfahren für plattenförmiges Material (meist Metallbleche, aber auch Holzplatten und organische Materialien) und 3-Dimensionale Körper (z.B. Rohre oder Profile) mittels eines Lasers.
Das Verfahren wird dort eingesetzt, wo komplexe Umrisse (zwei- oder auch dreidimensional), eine präzise, schnelle Verarbeitung (typisch 10 m/min) und nahezu kraftfreie Bearbeitung gefordert sind. Gegenüber alternativen Verfahren wie etwa dem Stanzen ist das Laserschneiden bereits bei sehr niedrigen Losgrößen wirtschaftlich einsetzbar.
Um die Vorteile des Laserschneidens mit denen des Nibbelns zu kombinieren, bieten die Hersteller auch kombinierte Maschinen an, die sowohl Operationen mit dem Stanzkopf als auch das Auslasern beliebiger Konturen ermöglichen.
Zum Einsatz kommen fokussierte Hochleistungslaser, meist der CO2-Laser (ein Gaslaser) oder auch zunehmend YAG-Laser (Festkörperlaser).
Verfahren
Man unterscheidet das Schmelzschneiden, wo das Material der Schnittfuge erschmolzen und mit einem Gasstrahl (Stickstoff oder Argon) aus der Schnittfuge geblasen wird, sowie das Laser - Brennschneiden, wo als Schneidgas Sauerstoff eingesetzt wird, um durch Oxidation noch thermische Leistung hinzuzugewinnen und damit die Eindringtiefe des Schnittes zu erhöhen. Von Sublimierschneiden spricht man, wenn das erhitzte Material nicht schmilzt, sondern verdampft. Arbeitsgase sind hierbei meist inerte (reaktionsträge Gase) wie Helium, Stickstoff oder Argon.
Derzeit liegen die maximal verarbeitbaren Plattenstärken für Stahl bei etwa 25 mm, Aluminium wird bis etwa 8mm mit Laser geschnitten.
Die Schnittfugen sind gratarm oder sogar gratfrei und müssen deshalb oft nicht nachgearbeitet werden.
Kupfer und andere gut wärmeleitende Metalle sind schwer oder nicht mit dem CO2-Laser schneidbar. Bei dünnen Blechen können jedoch gepulste ND:YAG-Laser eingesetzt werden - mit diesen können alle Materialien geschnitten werden.
Der kritischste Vorgang beim Laserschneiden ist das Einstechen. Es ist zeitintensiv, da oft gepulst mit verringerter mittlerer Laserleistung gearbeitet werden muss, um Rückreflexion und die Fokussieroptik gefährdende Metallspritzer zu vermeiden.
Moderne Lasermaschinen haben Sensoren, mit denen der erfolgte Durchstich detektiert werden kann, um auf diese Weise Zeit zu sparen bzw. sicherzustellen, dass der Schnittbeginn nicht vor dem kompletten Durchstechen des Materiales erfolgt.
Beim Laserschneiden von Stahl findet an den Schnittkanten aufgrund der hohen zeitlichen Temperaturgradienten eine Aufhärtung statt. Diese kann bei nachfolgender Bearbeitung zu Problemen führen.
Beim Laser-Brennschneiden an den Schnittkanten verbleibende Oxidschichten können die Weiterverarbeitung (z.B. Schweißen) beeinträchtigen.
Schadstoffe und Arbeitsschutz
Beim Laserschneiden wird unsichtbare Laserstrahlung eingesetzt. Die Leistung ist derart hoch, dass auch gestreute und reflektierte Strahlanteile zu Haut- und Augenschäden führen können.
Lasermaschinen haben daher meist eine geschlossene Kabine, die nur geöffnet werden kann, wenn der Laserstrahl abgeschaltet ist. Die Gefahr von (meist unerkannten) Augenschäden besteht insbesondere bei Nd:YAG-Lasern.
Das Material der Schnittfuge fällt bei Metallen als Aerosol an.
Das Schneiden von Baustahl wird meist als weniger problematisch angesehen, dagegen treten bei hochlegierten Stählen die Legierungsbestandteile (Kobalt, Nickel, Chrom usw.) in Erscheinung.
Extrem gefährlich ist auch das Schneiden von Berylliumbronze.
Organische Materialien werden beim Laserschneiden durch Pyrolyse in gesundheitlich oft bedenkliche chemische Stoffe zerlegt. Besonders problematisch ist das Schneiden halogenhaltiger organischer Materialien wie PVC oder PTFE, oder auch von mit Flammschutzmitteln versehener Materialien, hierbei entstehen hoch giftige (Dioxine und Furane) und überdies stark korrosive Gase (Chlor-, Fluorwasserstoff).
Arbeitsvorbereitung
Für das Offline-Programmieren der zwei- oder dreidimensionalen (2D- oder 3D-) Schneidkonturen werden überwiegend CAD/CAM-Systeme eingesetzt.
Die Aufbereitung (Konturerfassung, Schnittreihenfolge, materialsparende Anordnung, Schnittspaltkorrektur, kurz post processing genannt) der mit einem CAD-System erstellten geometrischen Daten erfolgt auch oft direkt an der Maschinensteuerung.
Komplexe dreidimensionale Schnittkonturen werden oft durch Teach-In (kurz: Teachen) an der Maschine erstellt, korrigiert oder komplettiert.
Die zur Arbeitsvorbereitung eingesetzte Software gestattet manchmal auch die Ermittlung der Schnittlänge, der Bearbeitungszeit sowie der erforderlichen Material- und Medienmengen.
Siehe auch
Weblinks
Laser cutting | Lasersnijden | Cắt bằng laser | Découpage laser
"Laserschneiden"
