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Wie funktioniert das Laserschneiden?

Warum werden Laser zum Schneiden verwendet?

Laser werden für viele Zwecke eingesetzt. Ein Einsatzgebiet ist das Schneiden von Metallplatten. Bei Stahl, rostfreiem Stahl und Aluminiumblechen ist das Laserschneiden hochpräzise, liefert eine ausgezeichnete Schnittqualität, hat eine sehr geringe Schnittbreite 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 schneidet das Licht durch eine Stahlplatte?

wie funktioniert laserschneiden

Wie funktioniert Laserschneiden?

Der Laserstrahl ist eine Lichtsäule mit sehr hoher Intensität und einer einzigen Wellenlänge bzw. Farbe. Bei einem typischen CO2-Laser liegt diese Wellenlänge im infraroten Bereich des Lichtspektrums und ist daher für das menschliche Auge unsichtbar. Der Strahl hat auf seinem Weg vom Laserresonator, der den Strahl erzeugt, durch den Strahlengang des Geräts nur einen Durchmesser von etwa 3/4 Zoll. Er kann von einer Reihe von Spiegeln, den so genannten „Beam Benders“, in verschiedene Richtungen abgelenkt werden, bevor er schließlich auf die Platte fokussiert wird. Der fokussierte Laserstrahl durchläuft die Bohrung einer Düse, unmittelbar bevor er auf die Platte trifft. Durch diese Düsenbohrung strömt auch ein komprimiertes Gas, z. B. Sauerstoff oder Stickstoff.

Die Fokussierung des Laserstrahls kann durch eine spezielle Linse oder durch einen gekrümmten Spiegel erfolgen und findet im Laserschneidkopf statt. Der Strahl muss genau fokussiert werden, damit die Form des Brennpunkts und die Energiedichte in diesem Punkt perfekt rund und gleichmäßig sind und in der Düse zentriert werden. Durch die Fokussierung des großen Strahls auf einen einzigen Punkt ist die Wärmedichte an diesem Punkt extrem hoch. Stellen Sie sich vor, Sie verwenden eine Lupe, um die Sonnenstrahlen auf ein Blatt zu bündeln, und können damit ein Feuer entfachen. Stellen Sie sich nun vor, dass Sie 6 KWatt Energie auf einen einzigen Punkt konzentrieren, und Sie können sich vorstellen, wie heiß dieser Punkt werden wird.

Die hohe Leistungsdichte führt zu einer schnellen Erhitzung, zum Schmelzen und teilweisen oder vollständigen Verdampfen des Materials. Beim Schneiden von Stahl 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 schmilzt der Laserstrahl das Material einfach auf, und das geschmolzene Metall wird unter hohem Druck mit Stickstoff aus der Schnittfuge geblasen.

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. Ein kapazitives Höhenkontrollsystem hält einen sehr genauen Abstand zwischen dem Ende der Düse und der zu schneidenden Platte ein. Dieser Abstand ist wichtig, weil er bestimmt, wo sich der Brennpunkt im Verhältnis zur Oberfläche der Platte befindet. Die Schnittqualität kann durch Anheben oder Absenken des Brennpunkts von knapp über der Oberfläche der Platte, auf der Oberfläche oder knapp unter der Oberfläche beeinflusst werden.

Es gibt noch viele andere Parameter, die sich auf die Schnittqualität auswirken, aber wenn alle richtig gesteuert werden, ist das Laserschneiden ein stabiler, zuverlässiger und sehr genauer Schneidprozess. 

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