Was ist Laserschneiden: Ein hilfreicher Leitfaden

Viele Bauteile werden für viele Industriezweige mit unterschiedlichen Fertigungsverfahren hergestellt. Das Laserschneiden ist auch eine der am häufigsten verwendeten Methoden zur Herstellung von Bauteilen, bei denen Metallbleche durch Laserschneiden geschnitten werden.

Wenn Sie bei Ihrem nächsten Projekt Laserschneiden einsetzen möchten und wissen wollen, was Laserschneiden ist und wie es funktioniert, lesen Sie den folgenden Leitfaden.

Was ist Laserschneiden?

Laserschneiden ist ein Bearbeitungsprozess, bei dem ein hoher Laserstrahl zum Schneiden von Materialien verwendet wird. Laser ist eine Abkürzung für Light Amplification Stimulated Emission of Radiation. Es ist ein sehr verbreitetes Schneidverfahren und wird sowohl in der Großserienfertigung als auch in kleinen Werkstätten eingesetzt.

Wie funktioniert das Laserschneiden?

Der Prozess des Laserschneidens funktioniert mit Hilfe eines Laserstrahls, und das gesamte Verfahren besteht aus verschiedenen Schritten, von denen jeder seine Bedeutung hat. Der schrittweise Arbeitsprozess des Laserschneidens sieht wie folgt aus:

• Der Schneidevorgang hängt von der G-Code-Datei ab, die die Anweisungen enthält, die es der Maschine ermöglichen, die Schneideaufgabe zu erfüllen. Der G-Code ist eine Reihe von Anweisungen, die von der Maschine gelesen werden können. Ist die Form komplexer, ist eine CAM-Software erforderlich.
• Dann wird der Laserstrahl erzeugt, wobei jede Art von Lasertechnologie unterschiedliche Mittel zur Lasererzeugung verwendet. Ein Photon regt das Elektron an und absorbiert die Energie, so dass es ihm Energie zuführen kann. Das Elektron zerfällt auf eine niedrige Umlaufbahn und verursacht die Emission eines Photons, das den Laserstrahl erzeugt.
• Die Photonen schießen in unterschiedliche Richtungen und erzeugen Lichtwellen verschiedener Wellenlängen.
• Nach der Verstärkung verlässt der Laserstrahl das Lasermedium und wird durch einen Lichtwellenleiter geleitet. Der Strahl wird dann mit hoher Intensität auf das Blech geleitet.
• Wenn der fokussierte Strahl das Material erreicht, verdampft es und schmilzt. Nach dem Schmelzen wird das Material geschnitten.

Arten des Laserschneidens

Es gibt verschiedene Arten von Laserschneidverfahren, die im folgenden Abschnitt erläutert werden.

CO2-Laserschneiden

Ein CO2-Laser ist eine Laserröhre, die Gase wie Kohlendioxid, Helium und Stickstoff enthält. Stickstoff speichert Energie, die dann auf Kohlendioxid und Helium übertragen wird, die dazu beitragen, die nach der Emission von Photonen verbleibende Energie freizusetzen.

Das elektrische Feld regt die Kohlendioxidmoleküle an und erzeugt Photonen, die zwischen zwei Spiegeln hin- und herspringen, von denen einer voll- und der andere teilreflektierend ist. Die Röhre muss außerdem durch Kühlung und die Verwendung von Flüssigkeit oder Kühlgas ihre Effizienz aufrechterhalten. CO2-Laser eignen sich hervorragend zum Schneiden von Metallen, sind aber bei reflektierenden und wärmeabsorbierenden Materialien nicht so effektiv.

Faserlaserschneiden

Beim Faserlaserschneiden wird eine optische Faser zur Lichtverstärkung verwendet und es gibt keine Gasentladung. Es besteht darin, Licht durch Laserdioden zu emittieren, die dann eine optische Faser durchqueren. Er erzeugt einen Lichtstrahl, der sehr stark ist und rostfreien Stahl mit einer Dicke von 1 cm schmelzen kann. Es hat ein starkes System von Luftstrom und schafft saubere Schnitte.

Nd: YAG-Laserschneiden

Der Nd:YAG-Laser verwendet Kristalle aus Neodym-dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat im Laser, um einen Laserstrahl zu erzeugen. Sie können gepulste und kontinuierliche Laserstrahlen erzeugen.

Excimer-Laserschneiden

Beim Excimer-Laserschneiden wird ein ultravioletter Strahl verwendet. Er eignet sich für Schneidprozesse, die in der Kleinserienfertigung stattfinden. Er wird eingesetzt zum Schneiden Halbleiter, die Entwicklung von Mikroelektronik und die Durchführung von Augenoperationen.

Direktes Diodenlaserschneiden

Beim direkten Diodenlaserschneiden wird der Laserstrahl der Dioden direkt genutzt. Er kommt ohne Verstärkungsmedium aus und erzeugt einen sehr starken Laserstrahl. Er ist sehr effizient beim Schneiden von Bauteilen.

Methoden und Techniken des Laserschneidens

Die verschiedenen Methoden und Techniken des Laserschneidens werden im folgenden Abschnitt erläutert.

Schmelzschnitt

Das Schmelzschneiden ist eine Methode des Laserschneidens, die nach dem Schmelz-Blas-Verfahren arbeitet. Der Laserstrahl schmilzt beim Durchdringen des Materials, und das Gebläse entfernt dann das geschmolzene Material vom Bauteil. Es eignet sich für dicke Materialien und verwendet Schutzgase.

Brennschneiden

Beim Brennschneiden wird Sauerstoff zum Schneiden des Materials verwendet und eine exotherme Oxidationsreaktion durchgeführt, die den Bedarf an Laserenergie reduziert. Der Sauerstoff bläst das Material aus dem Schnitt, das geschmolzen ist.

Ferngesteuertes Schneiden

Fernschneiden wird auch als Verdampfungs- oder Sublimationsschneiden bezeichnet und ist für dünne und empfindliche Materialien geeignet. Beim Fernschneiden wird kein Gas verwendet. Das Material wird verdampft, und es eignet sich für dünne Materialien und bietet einen schnellen Schnitt.

Thermischer Spannungsbruch

Das thermische Spannungsbruchschneiden ist ein Verfahren zum Schneiden von Material durch Einwirkung von Spannungen auf das Teil. Ein Laserstrahl wird verwendet, um eine dünne Materialschicht zu schmelzen, die nach dem Abkühlen Spannungen erzeugt, um einen Schnitt zu erzeugen.

Heimliches Würfeln

Stealth Dicing ist eine Schneidmethode, bei der der Brennpunkt des Lasers innerhalb des Materials platziert wird. Es entsteht ein Wafer, der mit einer flexiblen Membran erweitert wird, die Risse erzeugt. Diese Risse führen dann zum Schneiden des Materials im Inneren.

Vektorschnitt

Vektorschneiden ist ein Laserschneidverfahren, das eine sehr saubere Schnittlinie erzeugt. Bei diesem Verfahren wird durch den Laser in Form von geraden Schnitten geschnitten.

Laser-Rasterung

Laserrasterung ist ein Verfahren, bei dem ein gravierter Schnitt in das Material erzeugt wird. Der Laserschneider brennt das Bild gemäß den Anweisungen ein, und das gravierte Bild wird erstellt.

Häufige Verwendungszwecke des Laserschneidens

Der Laserschneidprozess hat verschiedene Anwendungsmöglichkeiten, von denen einige im Folgenden aufgeführt sind:

Blechschneiden

Laserschneiden hilft beim Schneiden von Blechen mit Geschwindigkeit und Präzision. Die Erstellung komplizierter Muster und komplexer Entwürfe für Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Baugewerbe und Automobilbau kann verwendet werden.

Gravur

CO2-Laser werden für die Gravur von Materialien wie Glas, Holz, Acryl und sogar bestimmten Metallen verwendet. Er hilft bei der Erstellung von Mustern für die Beschilderung oder dekorative Gegenstände.

Laserschweißen

Das Laserschweißen dient dem Zusammenfügen von Metallteilen. Diese Schweißnähte sind sehr sauber und werden häufig in der Fertigungs- und Automobilbranche benötigt.

Rohrschneiden

Laserschneiden hilft beim Schneiden von Rohren und Schläuchen mit präzisen Abmessungen. Viele Branchen benötigen solche Rohre für strukturelle Anwendungen.

Vor- und Nachteile des Laserschneidens

Das Laserschneiden hat eine Reihe von Vor- und Nachteilen, die im folgenden Abschnitt erläutert werden:

Profis

• Das Laserschneiden ermöglicht im Vergleich zu anderen Schneidverfahren hochpräzise und genaue Schnitte.
• Die dünneren Materialien können durch Laserschneiden mit sehr hoher Geschwindigkeit geschnitten werden.
• Es handelt sich um ein vielseitiges Verfahren, das für viele Anwendungen eingesetzt werden kann und mit dem sich eine breite Palette von Materialien schneiden lässt.
• Es erzeugt keinen Staub im Bauteil und hinterlässt saubere Schnitte ohne Rückstände.
• Das Laserschneiden ist ein präzisionsorientiertes Verfahren, bei dem nur eine sehr geringe Menge Material vom Werkstück entfernt wird, wodurch der Verschnitt reduziert wird.

Nachteile

• Laserschneiden ist aufgrund der hohen Wartungs- und Anschaffungskosten teuer.
• Der Bediener des Laserschneiders muss eine Sicherheitsschulung absolvieren, um die Laser bedienen zu können.
• Einige Materialien sind für das Laserschneiden nicht geeignet und sollten vermieden werden, um Maschinenschäden zu vermeiden.
• Das Laserschneiden eignet sich für dünne Materialien wie dünne Bleche und nicht für dicke Blöcke.

Gängige Materialien für das Laserschneiden

Es gibt verschiedene Arten von Materialien, die sich für das Laserschneiden eignen, und zwar folgende:

Metalle

Das Laserschneiden ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden zum Schneiden von Metallen. Viele Bauteile werden aus lasergeschnittenen Metallen für verschiedene Anwendungen hergestellt. Die verschiedenen Arten von Metallen, die sich für das Laserschneiden eignen, sind Stahl und Kupfer, Aluminium, Nickel, Wolfram und Messing.

Kunststoffe

Kunststoffe erzeugen beim Erhitzen giftige Dämpfe und können daher beim Schneiden mit einem Laser etwas heikel sein. Daher sind nur bestimmte Arten von Kunststoffen kompatibel, wie z. B. Acryl, POM, PMMA, Polyester, Polycarbonat, Polyethylen und Mylar, Delrinund Polypropylen.

Holz

Laserschneiden hilft auch beim Schneiden von Holz, und so wird die Lasergravur auch auf Holz durchgeführt. Es gibt verschiedene Holzarten, die sich für das Laserschneiden eignen, darunter Sperrholz, Harthölzer und Weichhölzer.

Darüber hinaus werden auch verschiedene Arten von Keramik, Schaumstoff, Papier und Glasprodukten durch Laserschneiden hergestellt.

Welche Materialien können nicht mit dem Laser geschnitten werden?

Der Laser ist auch mit einigen Arten von Materialien unverträglich, und zwar mit folgenden:

Laminiertes Fiberglas: Die laminierte Glasfaser sollte nicht mit dem Laser geschnitten werden, da dies zu schlechten Schnitten führt.

HDPE: Es neigt dazu, beim Laserschneiden zu schmelzen und nicht zu verdampfen.

Polystyrol und Polypropylen: Die Schaumstoffe dieser Materialien können beim Laserschneiden Feuer fangen.

ABS: Anstatt zu verdampfen, schmilzt das ABS, wenn es dem Laserstrahl ausgesetzt wird, und erzeugt außerdem ein giftiges Gas.

Polycarbonat: Polycarbonatplatten mit einer Dicke von mehr als 1 mm können beim Laserschneiden Feuer fangen und sogar ihre Farbe verändern.

PVC: Wenn PVC einem Laserstrahl ausgesetzt wird, verursacht es Schäden an den Geräten.

Anwendungen des Laserschneidens

Das Laserschneiden wird in vielen Industriezweigen eingesetzt, unter anderem in den folgenden Bereichen:

Auto

Im Automobilsektor hilft der Einsatz des Laserschneidens beim Schneiden von Blechen und bei der Herstellung von Komponenten wie Aufhängungen, Auspuffanlagen und Rahmen.

Luft- und Raumfahrt

In der Luft- und Raumfahrt ist Präzision bei allen Komponenten gefragt. Daher werden Laserschneider eingesetzt, um präzise Schnitte an Turbinenschaufeln und Flugzeugrahmen vorzunehmen.

Elektronik

Mit Hilfe von Laserschneidern können Bauteile für elektronische Geräte wie Tablets, Smartphones, Laptops usw. mit gleichbleibender Qualität hergestellt werden.

Architektur Anwendungen

Das Laserschneiden wird für dekorative Schnitte und Gravuren in vielen Kunstwerken und Dekorationen verwendet.

Schlussfolgerung

Das Laserschneiden ist in vielen Bereichen weit verbreitet. Die Wahl der richtigen Methode und des richtigen Lasertyps ist sehr wichtig, um genaue und präzise Schnitte zu erzielen. Wenn auch Sie Ihre Bauteile mit den besten Laserschneiddiensten herstellen lassen möchten, sind wir bei DEK kann auf Sie eingehen.

FAQs

Was sind die Gefahren beim Laserschneiden?

Die mit dem Laserschneiden verbundenen Gefahren bestehen in Feuer, hohen Temperaturen und Verbrennungen.

Was sind die Unterschiede zwischen Laserschneiden und CNC-Schneiden?

CNC-Schneidemaschinen schneiden das Material durch Reibung, während beim Laserschneiden Laserstrahlen eingesetzt werden.

Ist Laserschneiden kosteneffizient?

Das Laserschneiden reduziert den Ausschuss und ist ein schnelleres Verfahren; daher ist es für kleine Produktmengen kostengünstig.

Wie lange halten Laserschneider?

Die Laserschneider können problemlos eine Zeitspanne von etwa 8000 bis 10000 Stunden überdauern.

Welche Alternativen gibt es zur Laserschneidtechnik?

Die Alternativen zum Laserschneiden sind Plasmaschneiden, CNC-Bearbeitung und Wasserstrahlschneiden.

Wie tief kann ein Laserschneider schneiden?

Eine Laserschneidmaschine kann einen Schnitt mit einer maximalen Tiefe von 20 mm erzeugen.