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Diversifizierte Materialien
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Freiheit der Kontur
Durch die Verwendung eines fokussierten Laserstrahls wird nur ein lokalisierter Bereich des Materials erwärmt, und das verbleibende Werkstück wird nur minimal bis gar nicht thermisch belastet. Dadurch ist die Schnittfuge fast so breit wie der Balken selbst, was das glatte und gratfreie Schneiden von sehr filigranen und detaillierten Konturen ermöglicht. In den meisten Fällen entfällt eine aufwändige Nachbearbeitung. Aufgrund seiner Flexibilität wird dieses Schneidverfahren häufig in der Kleinserien-, Mehrsorten- und Prototypenfertigung eingesetzt.
Mit ultrakurzen Pulsen hochwertige Schneidkanten erzeugen.
Ultrakurzpulslaser können nahezu jedes Material schnell verdampfen, wodurch signifikante thermische Effekte vermieden werden, wodurch hochwertige Schneidkanten ohne Schmelzeauswurf erzeugt werden. Daher eignet sich dieser Lasertyp besonders für die Herstellung von feinen Metallprodukten, wie z.B. Stents im Bereich der Medizintechnik. In der Displayindustrie können Ultrakurzpulslaser zum Schneiden von chemisch vorgespanntem Glas eingesetzt werden.
Ein umfassender Überblick über alle Laserschneidverfahren:
Brennschneiden
In vielen Fällen ist der Laser ein ideales universelles Werkzeug zum Schneiden von metallischen und nichtmetallischen Materialien. Mit dem Laserstrahl kann nahezu jede Kontur schnell und flexibel geschnitten werden – egal wie filigran oder komplex die Form oder wie dünn das Material ist. Unterschiedliche Schneidgase und Drücke können den Verarbeitungsprozess und die Ergebnisse beeinflussen.
Schmelzschneiden
Beim Schmelzschneiden wird Stickstoff oder Argon als Schneidgas verwendet. Das Gas strömt mit einem Druck von 2 bis 20 bar durch die Schnittfuge. Im Gegensatz zum Brennschneiden reagiert es nicht mit der Metalloberfläche im Inneren der Schnittfuge. Der Vorteil dieses Schneidverfahrens besteht darin, dass die Schnittkanten grat- und oxidfrei sind und nur eine minimale Nachbearbeitung erforderlich ist.
Sublimationsschneiden
Sublimationsschneiden is mainly used for precision cutting tasks that require high-quality cut edges. Through this process, the laser minimizes material melting and evaporation. The material vapor generated within the cutting gap creates high pressure, which throws the melt upwards and downwards. Process gases - nitrogen, argon, or helium - protect the cutting surface from environmental influences, ensuring that the cut edges are not oxidized.
Präzises Laserschneiden
Beim präzisen Schneiden von Laserstrahlen werden einzelne Bohrungen mit gepulster Laserenergie verbunden, die sich zu Schneidnähten um 50 % bis 90 % überlappen. Dies wird durch die Erzeugung einer sehr hohen Pulsspitzenleistung und einer extremen Leistungsdichte auf der Werkstückoberfläche durch kurze Pulse erreicht. Zu den Vorteilen gehört die minimale Erwärmung der Teile, wodurch relativ feine Teile ohne thermische Verformung geschnitten werden können.
Faktoren, die den Laserschneidprozess beeinflussen:
1. Fokusposition und Fokusdurchmesser
Die Lage des Brennpunktes beeinflusst die Leistungsdichte und die Form der Schnittfuge auf dem Werkstück. Der Durchmesser des Brennpunktes bestimmt die Breite und Form der Schnittfuge.
2. Laserleistung
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3. Durchmesser der Düse
Die Wahl der passenden Düse ist entscheidend für die Qualität des Werkstücks. Die Form des Gasstrahls und das Volumen des Gases können durch den Düsendurchmesser bestimmt werden.
4. Funktionsweise
Der Laserenergieübertragungsmodus kann entweder durch Dauerstrich- oder Pulsbetrieb gesteuert werden, um zu bestimmen, ob der Laser das Werkstück kontinuierlich oder intermittierend bestrahlt.
5. Schnittgeschwindigkeit
Die Schnittgeschwindigkeit wird durch die jeweilige Schneidaufgabe und das zu bearbeitende Material bestimmt. Generell gilt: Je höher die Laserleistung, desto höher die Schnittgeschwindigkeit. Zudem nimmt die Schnittgeschwindigkeit mit zunehmender Materialstärke ab. Ist die für ein bestimmtes Material eingestellte Drehzahl zu hoch oder zu niedrig, führt dies zu einer Erhöhung der Oberflächenrauheit und zum Auftreten von Graten.
6. Polarization degree
Die meisten CO2-Laser emittieren linear polarisiertes Licht, was die Schnittqualität in Abhängigkeit von der Schnittrichtung beeinflusst. Um die Schnittqualität zu verbessern, wird linear polarisiertes Licht häufig in zirkular polarisiertes Licht umgewandelt. Der Polarisationsgrad ist wichtig, um eine zirkulare Polarisation zu erreichen und qualitativ hochwertige Schnitte zu gewährleisten. Im Gegensatz dazu benötigen Festkörperlaser keine Polarisationsänderungen, da sie unabhängig von der Richtung konsistente Schneidergebnisse liefern.
7. Schneidgas und Schneiddruck
Je nach Schneidverfahren kommen unterschiedliche Prozessgase zum Einsatz, die mit unterschiedlichen Drücken durch die Schneidnaht strömen. Die Vorteile von Argon und Stickstoff als Schneidgase liegen beispielsweise darin, dass sie nicht mit der Schmelze in der Schneidnaht reaktiv sind und gleichzeitig die Schneidfläche vor Umwelteinflüssen schützen.
8. Laser cutting with mixed gases
Durch den Einsatz von Hochleistungslasern und der Mischung aus Stickstoff- und Sauerstoffgasen können Grate aus Baustahl und Aluminium reduziert werden. Die Verbesserung der Werkstückqualität ist abhängig von der Materialqualität, der Art und der Legierung von Blechen mit einer Dicke von sechs bis zwölf Millimetern.