Laserschneiden

Kurz erklärt

Vorteile

  • Berührungsloses Verfahren
  • Kein Verschleiß
  • Jede Konturform möglich
  • Hohe Schneidgeschwindigkeit

Materialien

  • Vorwiegend metallische Werkstoffe wie z.B.:
    • Baustahl
    • Rostfreier Stahl
    • Aluminium 
  • Aber auch nichtmetallische Werkstoffe wie z.B.:
    • Holz
    • Leder
    • Glas
    • Papier
    • Keramik
    • Kunststoffe

Laserschneidverfahren

  • Brennschneiden
    • Schneidgas: Sauerstoff
    • Sehr hohe Vorschubgeschwindigkeiten
    • Nachteil: Oxidschicht an der Schnittkante
  • Schmelzschneiden
    • Schneidgase: Stickstoff, Argon, Helium
    • Schnittkante frei von Oxiden
    • Nachteil: Einstechen schwieriger
  • Druckluftschneiden
    • Schneidgas: Druckluft
    • Ähnlich dem Schmelzschneiden
    • Nachteil: kostenintensive Reinigung der Druckluft
  • Plasmaunterstütztes Schneiden
    • Erzeugung einer Plasmawolke
    • Absorbiert den Laserstrahl und gibt die Energie an die Schnittkante weiter
    • Sehr große Vorschubsgeschwindigkeiten

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Laserschneiden besitzt gegenüber anderen Trennverfahren viele Vorteile. Es ist ein berührungsloses Verfahren und ermöglicht eine kräftefreie Bearbeitung. Es ist nahezu jede Kontourform möglich. Die Schneidgeschwindigkeit ist sehr hoch.

Das Laserschneiden kommt hauptsächlich bei metallischen Werkstoffen wie Baustahl, rostfreier Stahl und Aluminium zu Einsatz. Es können aber auch nichtmetallische Werkstoffe wie Holz, Leder, Glas, Papier, Keramik und Kunststoffe geschnitten werden. Bei allen genannten Werkstoffen entstehen bei der Lasermaterialbearbeitung gesundheitsgefährdende bis gesundheitsschädliche Stäube und Rauche, die unbedingt geeignet abzusaugen, zu filtern und zu entsorgen sind!

Bevor aber der Schneideprozess beginnen kann, muss zuerst der Laserstrahl das Werkstück zur Gänze durchdringen. Dieser Prozess wird als Einstechen bezeichnet. Danach startet erst der eigentliche Schneideprozess. 

Bild 2_2_1 Prinzip Lasertrennen

Beim Auftreffen des Laserstrahles auf die Werkstückoberfläche wird das Werkstück so stark erwärmt, dass es schmilzt und verdampft. Durchdringt der Laserstrahl die gesamte Werkstückdicke, beginnt der Schneideprozess. Der Laserstrahl bewegt sich entlang der Schneidelinie und das Material wird fortlaufend geschmolzen. Durch eine Gasströmung wird das geschmolzene Material aus der Schnittfuge geblasen. 

Als Schneidegase sind unter anderem Sauerstoff, Stickstoff, Argon oder gewöhnliche Luft in Verwendung. Als Schneideverfahren gibt es Brennschneiden,  Schmelzschneiden, Druckluftschneiden und Plasmaunterstütztes Schneiden.

Beim Brennschneiden wird Sauerstoff verwendet durch dessen Zufuhr der Werkstoff verbrannt wird. Beim Verbrennen entsteht zusätzliche Energie, die den Schneidprozess unterstützt. Damit können im Vergleich zum Schmelzschneiden größere Vorschubgeschwindigkeiten erreicht werden oder dickere Werkstoffe geschnitten werden. Am häufigsten wird dieses Verfahren beim Schneiden von Baustahl verwendet. Der Nachteil des Brennschneidens ist die Entstehung einer Oxidschicht an der Schnittkante.

Beim Schmelzschneiden wird Stickstoff, Argon oder Helium verwendet. Diese Gase sind sogenannte Inertgase. Der Vorteil dieser Gase ist, dass sie nicht mit dem aufgeschmolzenen Material reagieren. Dadurch ist im Gegensatz zum Brennschneiden die Schnittkante frei von Oxiden. Eine Ausnahme ist hier Titan, welches mit Stickstoff reagiert. Da die zusätzliche Energie durch eine Verbrennung wie beim Brennschneiden fehlt, ist das Einstechen schwieriger. Daher gibt es Schneidanalgen, die zum Einstechen Sauerstoff verwenden und zum eigentlichen Schneidvorgang dann auf Stickstoff, Argon oder Helium umschalten. Der Vorteil des Schmelzschneidens liegt in der Qualität der Schneidkante. Durch die Inertgase ist eine Nachbearbeitung meist nicht erforderlich.

Bei dünnen Blechen kann auch Druckluft als Arbeitsgas verwendet werden. Dieses Verfahren ist zum Großteil auch ein Schmelzschneideverfahren da die Luft zu 4/5 aus Stickstoff besteht. Dieses Verfahren kann sich aber nicht wirklich durchsetzen, da die verwendete Luft komprimiert, entölt und getrocknet werden muss. Dies ist ein kostenintensiver Vorgang.

Beim Plasmaunterstützten Schneiden wir im Schnittspalt eine Plasmawolke erzeugt. Das Plasma besteht aus ionisiertem Metalldampf und ionisiertem Schneidegas. Ionisation bedeutet, dass den Atomen Elektronen entzogen werden, wodurch die Atomkerne elektrisch positiv werden. Die Plasmawolke wird erzeugt, da sie den Laserstrahl sehr gut absorbieren kann, welcher ansonsten durch den Luftspalt hindurch gehen würde. Die Plasmawolke gibt die absorbierte Energie seitlich an die Schnittkante ab, wodurch das Material schneller schmilzt. Dadurch sind größere Vorschubgeschwindigkeiten möglich.

Beim Sublimationsschneiden wird das Material durch den Laser verdampft bzw. pyrolytisch umgewandelt. Unter Sublimation versteht man den Übergang eines Materials vom festen direkt in den gasförmigen Zustand. Sublimationsschneiden wird z.B. beim Schneiden von Holz, Leder, Textilien sowie Kunststoffen eingesetzt.