Wie funktioniert das Laserschneiden?

Eine Einführung in die Laserschneidtechnik

Was ist Laserschneiden?

Es ist der Vorgang des Schneidens von Werkstoffen mit einem Laserstrahl. Je nach Anforderung kann der Laserstrahl dabei helfen, den Werkstoff, der herkömmlichen Bohrern Schwierigkeiten bereiten würde, zu beschneiden oder ihn so zu schneiden, das komplexe Formen entstehen. Eine Laserschneidmaschine kann auch zum Bohren und Gravieren von Werkstoffen verwendet werden. Die Laserschneidtechnik gilt als sehr vielseitig, da sie eine Vielzahl von Materialien mit unterschiedlichen Stärken schneiden kann.

Warum Laser zum Schneiden verwendet werden

Laser werden für viele Zwecke eingesetzt. Sie werden unter anderem zum Schneiden von Metallplatten verwendet. Auf Weichstahl, Edelstahl und Aluminiumplatten ist der Laserschneidprozess hochpräzise, liefert eine hervorragende Schnittqualität, hat eine kleine Schnittfuge und eine kleine Wärmeeinflusszone und ermöglicht das Schneiden sehr komplizierter Formen und kleiner Löcher.

Die meisten Menschen wissen bereits, dass das Wort „LASER“ ein Akronym für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ist. Aber wie durchschneidet das Licht eine Stahlplatte?

Wie funktioniert das Laserschneiden?

Strahlerzeugung

Der Laserstrahl ist eine Säule aus sehr hochintensivem Licht mit einer einzigen Wellenlänge oder Farbe. Bei einem typischen CO₂-Laser liegt diese Wellenlänge im infraroten Teil des Lichtspektrums, also ist sie für das menschliche Auge unsichtbar. Der Strahl hat einen Durchmesser von nur 2 cm, wenn er vom Laserresonator, der den Strahl erzeugt, durch den Strahlengang der Maschine wandert. Er kann von mehreren Spiegeln oder „Strahlbiegern” in verschiedene Richtungen zurückgeworfen werden, bevor er schließlich auf die Platte fokussiert wird. Der fokussierte Laserstrahl wird durch die Bohrung einer Düse geführt, kurz bevor er auf die Platte trifft. Durch diese Düsenbohrung strömt außerdem ein komprimiertes Gas wie Sauerstoff oder Stickstoff.

Strahlfokussierung

Die Fokussierung des Laserstrahls kann durch eine spezielle Linse oder durch einen gekrümmten Spiegel erfolgen und findet im Laserschneidkopf statt. Der Strahl muss präzise fokussiert werden, damit die Form des Fokuspunkts und die Energiedichte an diesem Punkt vollkommen rund und konsistent sowie in der Düse zentriert sind. Durch die Fokussierung des großen Strahls auf einen einzelnen Punkt ist die Wärmedichte an dieser Stelle extrem. Denken Sie an die Verwendung einer Lupe, um die Sonnenstrahlen auf ein Blatt zu fokussieren, und wie dies ein Feuer auslösen kann. Denken Sie jetzt daran, 6 KW Energie auf einen einzigen Punkt zu fokussieren, und Sie können sich vorstellen, wie heiß dieser Punkt wird.

Lokalisierte Erwärmung

Die hohe Leistungsdichte bewirkt ein schnelles Aufheizen, Schmelzen und teilweises oder vollständiges Verdampfen des Werkstoffs. Beim Schneiden von Baustahl reicht die Hitze des Laserstrahls aus, um einen typischen „Autogen”-Brennprozess in Gang zu setzen, und das Laserschneidgas ist reiner Sauerstoff, genau wie bei einem Autogenbrenner. Beim Schneiden von Edelstahl oder Aluminium wird das Material einfach durch den Laserstrahl geschmolzen und mit Hochdruck-Stickstoff aus der Schnittfuge geblasen.

Strahlbewegung

Bei einem CNC-Laserschneider wird der Laserschneidkopf in der Form des gewünschten Teils über die Metallplatte bewegt und schneidet so das Teil aus der Platte. Eine kapazitive Höhensteuerung hält den exakten Abstand zwischen dem Düsenende und der zu schneidenden Platte ein. Dieser Abstand ist wichtig, da er bestimmt, wo sich der Brennpunkt relativ zur Oberfläche der Platte befindet. Die Schnittqualität kann durch Anheben oder Absenken des Brennpunkts, direkt über der Plattenoberfläche, auf der Oberfläche oder direkt unter der Oberfläche, beeinflusst werden.

Es gibt viele andere Parameter, die die Schnittqualität ebenfalls beeinflussen, aber wenn alle richtig kontrolliert werden, ist das Laserschneiden ein stabiler, zuverlässiger und präziser Schneidprozess.