Was ist Laserschneiden? Ein detaillierter Leitfaden

In den letzten Jahren haben fast 70% der Hersteller das Laserschneiden für eine präzise und effiziente Produktion eingesetzt. Industrielle Schneidmaschinen verwenden einen konzentrierten Laserstrahl, um Materialien präzise zu gravieren. Branchen wie die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt und die Modebranche benötigen sie. Aufgrund seiner Genauigkeit ist der Laser ideal für die Herstellung großer Mengen und für kundenspezifisches Design, einschließlich, aber nicht beschränkt auf modernes lasergeschnittenes Tor-Design und lasergeschnittene Balkongeländer.
In diesem Artikel erhalten Sie einen grundlegenden Überblick darüber, was Laserschneiden ist, wie es funktioniert, seine Geschichte, die verwendeten Materialien, Anwendungen, Vorteile und Nachteile.

Was ist Laserschneiden?

Laserschneiden ist ein präzises Fertigungsverfahren, bei dem ein Hochleistungslaserstrahl durch eine Optik geleitet wird, um Materialien mit Toleranzen im Mikrometerbereich zu schneiden, zu gravieren oder zu ätzen.

Arten von CNC-Laserschneidmaschinen

• CO2-Laserschneidmaschinen.
• Faserlaser-Schneidemaschinen.
• Nd (Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat) Laserschneidmaschinen.
• UV-Laserschneidmaschinen.
• Grüne Laserschneidmaschinen.
• Mini-Laserschneidmaschinen.

Wichtige Komponenten

Laserschneidmaschinen für Metall haben eine Laserquelle, ein Schneidbett und ein CNC-gesteuertes Bewegungssystem. Die Laserquelle erzeugt einen Hochenergiestrahl zum Schneiden. Das Schneidbett ist der Ort, an dem das Material entlang der Achsen bewegt wird, um es unter dem Laser zu positionieren. Die Optik, einschließlich Linsen und Spiegeln, lenkt den Laserstrahl auf das Material. Stickstoff oder Sauerstoff können die Effizienz des Schneidens erhöhen und gleichzeitig geschmolzenes Material austreiben oder Oxidation verhindern. Ein Steuersystem steuert den Betrieb der Maschine und übersetzt die Konstruktionsdateien in Schneidpfade.

Wie funktioniert das Laserschneiden?

Grundlegende Prozess-Schritte

1. Erzeugung des Laserstrahls durch elektrisches/optisches Pumpen.
2. Strahlenübertragung über optische Komponenten (Spiegel/Optikfasern).
3. Fokussierung des Strahls auf einen präzisen Punkt auf der Oberfläche des Materials.
4. Initiieren Sie den Schnitt, während Sie das Material durchstechen.
5. Bewegen Sie den Strahl entlang des Schneidepfads.
6. Anpassen von Schnittgeschwindigkeit und Leistung an die Materialstärke.
7. Entfernen von geschmolzenem Material (Schnittfuge) durch Hilfsgas.
8. Überwachung der Schnittqualität mit einer CNC-Metall-Laserschneidmaschine.

Kontrollsysteme

CNC-Systeme steuern den Schneidlaser mit Präzision bei komplexen Geometrien und Anwendungen mit hohen Toleranzen. Sie wandeln CAD-Modelle in Maschinenanweisungen um und steuern die Bewegung des Lasers entlang der X-, Y- und Z-Achse. Die CNC passt außerdem die Strahlleistung, die Fokushöhe und den Gasdruck für ideale Schneidbedingungen an. Bei einer Laserschneidmaschine für Metall zum Beispiel wird die CNC-Bearbeitung gleicht Materialdickenschwankungen aus, um die Gefahr von Defekten zu verringern.

Geschichte des Laserschneidens

Die erste Produktions-Lasermaschine bohrte 1965 Löcher in Diamantstempel. Das Western Electric Engineering Research Center stellte diese Ausrüstung her. Danach erfanden die Briten 1967 das laserunterstützte Sauerstoffstrahlschneiden von Metall. In den frühen 1970er Jahren wurde die Schneidetechnik für Titan in der Luft- und Raumfahrt entwickelt. Andererseits wurden CO2-Laser auch zum Schneiden von Stoffen verwendet, da sie zu schwach waren, um die Wärmeleitfähigkeit von Metallen zu überwinden.

Beim Laserschneiden verwendete Materialien

Metalle

Laserschneiden wird für Stahl, Aluminium, Messing und Kupfer verwendet. Lasergeschnittene Teile aus Messing sind Standard in Branchen, die präzise, knifflige Designs benötigen. Die Reflektivität von Metallen beim Lasergravieren und Schneiden von Gold und Silber erfordert spezielle Lasereinstellungen, um Schäden durch Strahlenreflexion zu vermeiden.

Acryl

Acryl wird aufgrund seiner sauberen, polierten Kanten für das Laserschneiden bevorzugt. Eine spezielle Acryl-Lasermaschine hilft, Überhitzung zu vermeiden und garantiert glatte Schnitte. Eine Lasermaschine zum Schneiden von Acryl sollte über eine angemessene Belüftung verfügen, da die Dämpfe giftig sein können, wenn sie nicht kontrolliert werden.

Holz

Holz ist für das Laserschneiden vielseitig einsetzbar und bietet scharfe Schnitte mit vernachlässigbarer Verbrennung. Allerdings können die Dichte und der Harzgehalt des Holzes die Qualität beeinflussen. Unterschiedliche Hölzer, einschließlich MDF und Sperrholz, verhalten sich unter dem Laser unterschiedlich und müssen in der Leistungseinstellung angepasst werden, um Verbrennungen zu vermeiden.

Kunststoffe

ABS, Polycarbonat und Polyethylen lassen sich gut schneiden, haben aber ihre Tücken. Einige stoßen beim Schneiden schädliche Dämpfe aus. Sie erfordern eine sorgfältige Auswahl des Lasertyps und der Belüftungssysteme. Dünne Kunststoffplatten können schmelzen oder sich verziehen, wenn sie nicht mit genau bemessener Laserleistung geschnitten werden.

Verbundwerkstoffe

Kohlefaserverstärkte Polymere können aufgrund ihres schichtweisen Aufbaus eine Herausforderung darstellen. Der Laser muss stark genug sein, um durch mehrere Schichten mit guter Kantenqualität zu schneiden. Die Kontrolle der wärmebeeinflussten Zonen hilft dabei, Delamination oder Beeinträchtigung des Verbundmaterials zu verhindern.

Anwendungen des Laserschneidens

Präzisionsfertigung

Laserschneiden kann eine präzise Fertigung von Eisenblechen ermöglichen. Eine Laser-Maschine für Eisenbleche kann Designs mit leichter Wärmeverformung realisieren. Sie eignet sich für die Luft- und Raumfahrt und den Automobilsektor.

Individuelle Acryl-Designs

Bei der Arbeit mit Acryl bietet das Laserschneiden unvergleichliche Details. Acrylplatten zum Schneiden ermöglichen zum Beispiel makellose, polierte Kanten ohne Nachbearbeitung. So können Sie individuelle Beschilderungen, Displays und anspruchsvolle Kunstwerke erstellen.

Effiziente Rohrverarbeitung

Eine Rohrlaser-Maschine ist unverzichtbar für rohrförmige Materialien. Sie schneidet komplexe Löcher und Schlitze auf zylindrischen Oberflächen. Sie kann in der Baubranche und im Schwermaschinenbau eingesetzt werden.

Industrieller Baumschnitt

Baumlaserschneidemaschinen sind auf organische Materialien in der industriellen Forstwirtschaft spezialisiert. Sie bearbeiten Baumstämme präzise für effiziente und verlässliche Schnitte, die den Materialüberschuss verringern. Die Technologie kann auch in der Holzbearbeitung und Möbelherstellung eingesetzt werden.

Vielseitiges Schneiden von Rohren

Eine Laser-Rohrschneidemaschine hilft beim Schneiden von runden, quadratischen und rechteckigen Rohrformen. Sie liefert zuverlässige Qualität bei Schnitten für die Massenproduktion in der Fertigung und Architektur. Außerdem entfallen beim Schneiden von vielseitigen Winkeln mehrere Bearbeitungsschritte.

Vorteile und Nachteile des Laserschneidens

Laserschneiden ist präzise, effizient und wendig für industrielle Anwendungen. Dennoch ist es nicht ohne Nachteile, wenn man die Preise für Laserschneidmaschinen betrachtet. Auf der einen Seite können Sie mit dem Laserschneiden von Acryl komplizierte Designs mit Toleranzen von bis zu ±0,0005 Zoll für Komponenten in der Luft- und Raumfahrt und in der Herstellung medizinischer Geräte realisieren. Anspruchsvolle Materialien wie Edelstahl, Aluminium und Titan können dank des fokussierten Laserstrahls mit vernachlässigbarer thermischer Verformung bearbeitet werden. Sie können auf sekundäre Nachbearbeitungsprozesse verzichten, um Zeit und Kosten zu sparen.

Außerdem kann dieselbe Maschine mit den entsprechenden Einstellungen flexibel zwischen Schneiden, Gravieren und Bohren wechseln. Allerdings kann der Prozess beim Schneiden dickerer Materialien träge sein. Der Leistungsbedarf steigt mit der Materialstärke exponentiell an und erfordert teurere Hochleistungslaser. Außerdem kann reflektierendes Kupfer oder Messing die Optik der Maschine beschädigen, was zu erhöhten Wartungskosten und Stillstandszeiten führt. Die hitzebeeinflusste Zone ist zwar minimal, kann aber dennoch die Materialeigenschaften bei Anwendungen verändern, die eine starre Materialintegrität erfordern.

Die Preise für Laserschneidmaschinen können durch die Leistung, die Größe des Maschinenbetts und die automatische Materialhandhabung beeinflusst werden. Z.B., High-End Faserlaser mit mehreren Kilowatt Leistung und Automatisierung können $600.000 erreichen. Systeme mit geringerer Leistung für die Kleinserienfertigung oder den Prototypenbau können etwa $20.000 kosten. Im Vergleich zum traditionellen Wasserstrahl- oder Plasmaschneiden können die Vorabinvestitionen und Betriebskosten für kleine Hersteller jedoch unerschwinglich sein. Außerdem kann die Lernkurve bei der Optimierung von Brennweite, Pulsdauer und Schneidgeschwindigkeit steil sein. Sind Sie auf der Suche nach hochwertigen Dienstleistungen für das Laserschneiden? Kontaktieren Sie MXY-Bearbeitung und sehen Sie die Magie.

Fazit

Laserschneidmaschinen sind ein beeindruckendes Beispiel dafür, wie die Technologie den Wandel vorantreibt und verschiedenen Branchen zugute kommt. Die vielen Vorteile dieser innovativen Technologie haben die Fertigungsindustrie revolutioniert, indem sie die Geschwindigkeit, die Produktivität, die einfache Automatisierung und die Fähigkeit zur Herstellung hochgradig individueller Produkte mit unvergleichlicher Präzision erhöht haben. Die Vorteile des Laserschneidens gehen über den Fertigungssektor hinaus und haben eine außergewöhnliche Auswirkung auf die Umwelt, da Abfall und Energieverbrauch reduziert werden. Neue Materialien werden entdeckt, und es besteht kein Zweifel, dass die Zukunft für Lasermaschinen rosig ist. Branchen, die in diese Technologie investieren, haben enorme Chancen auf weiteres Wachstum und Erfolg.