Ein signifikanter Vorteil des Lasrschneidens ist die enorm hohe Flexibilität des Lasers. Fast jede Kontur und Struktur kann
gefertigt werden. Von sehr dünnen Metallfolien, ab einer Stärke von 0,010mm bis zu mehreren Millimetern sind für den
Laser kein Problem. Entscheidend hierfür ist die Leistung des Lasers, der Fokus, die Wellenlänge, Pulsenergie und Pulslänge.
Beim Laserschneiden werden Feststoffe mit Hilfe eines gepulsten oder kontinuierlichen Laserstrahls voneinander getrennt. Voraussetzung dafür ist ein Laserstrahl, der geführt, geformt und gebündelt wird. Wird mehr Wärme durch den Laserstrahl eingekoppelt als abließen kann, durchdringt der Laserstrahl das Material und der Schneidprozess startet. Durch die hohe Energie des fokussierten Laserstrahls wird das Material geschmolzen bzw. verdampft. Entscheidenden Einfluss haben dabei die Parameter wie Wellenlänge, mittlere Leistung, Pulsenergie und Pulsdauer.
Zum Laserschneiden von Metallen, wie Edelstahl oder Buntmetalle eignen sich hervorragend Faserlaser mit einer mittleren Leistung von 1kWatt. Der Faserlaser zeichnen sich dadurch aus, dass Einzel- oder Serienteile aus Metall mit einer hohen Präzision und Konturgenauigkeit gefertigt werden können. Grundsätzlich können auch CO2-Laser verwendet werden, doch sind diese im Wirkungsgrad schlechter. Außerdem benötigt ein CO2-Laser zur Kühlung und Anregung drei- bis viermal mehr elektrische Energie als der Faserlaser. Die Betriebs- und Wartungskosten sind damit entscheidend höher als beim Faserlaser
In nahezu allen Bereichen der Industrie hat sich die Lasertechnik etabliert. Überall dort, wo metallische Werkstücke in hoher Qualität benötigt werden. Fast jede Kontur kann der Laserstrahl schneiden, egal ob filigran, hauchdünn oder massiv, der Laserstrahl schneidet immer hochpräzise, schnell und äußerst flexibel. So finden sich viele Anwendungen im Elektronik- und Medizinbereich, z.B. Metallbänder für die exakte Positionierung in Röntgengeräten. In der Automobilindustrie für die Blechbearbeitung im Fahrzeuginnenraum, im Maschinen- und Anlagenbau z.B. für Transportbänder, in der Luft- und Raumfahrt für Sensoren aller Art etc.
Die Technik besteht aus einem hochfokussierten Laserstrahl, der auf das Werkstück trifft. Mit Hilfe von Linsen- und Spiegeloptiken wird der Laserstrahl fokussiert und auf das Werkstück gelenkt. Der Laserstrahl trifft auf das Werkstück auf und erwärmt dieses bis es schmilzt oder verdampft. Mit Schneidgas z.B. Pressluft oder Stickstoff wird die Schmelze aus der Schnittfuge geblasen. Durch Bewegen das Schneidkopfes oder des Werkstückes in eine Richtung entsteht der Schnittspalt. Der Schnittspalt ist dabei kaum breiter als der fokussierte Laserstrahl.
Die benötigte Leistung, die beim Laserschneiden von Metallen benötigt wird, hängt in erster Linie von dem zu bearbeitenden Material bzw. von dessen Materialstärke ab. Ein mit Dioden gepumpter Faserlaser mit einer maximalen Laserleistung von 3kW kann folgende Metalle schneiden:
Normalstahl max. 12 mm
Edelstahl max. 12 mm
Aluminium max. 12 mm
Messing max. 8mm
Kupfer max. 6 mm
Es können alle Stahlarten von Weißblech bis Baustahl inklusive Edelstahl bearbeitet werden. Es können Aluminium und Aluminiumlegierungen, Messing und Kupfer und Titanlegierungen bearbeitet werden.
Der Laser sollte mindestens eine Leistung von 0,1kW haben, besser 3kW, um Metalle wirtschaftlich sinnvoll bearbeiten zu können.
Ein entscheidender Vorteil ist sicherlich die hohe Flexibilität des Lasers, dass fast jede Geometrie gefertigt werden kann, dass sowohl sehr dünne Folien als auch sehr dicke Werkstücke mit einer hohen Genauigkeit gefertigt werden können, dass automatisierte Serienfertigung möglich ist. Nacharbeiten wie schleifen oder polieren entfallen in den meisten Anwendungen. Außerdem bietet das Laserschneiden eine enorm hohe Reproduzierbarkeit.
Ja, ein CO2-Laser kann Metalle schneiden, jedoch ist der Wirkungsgrad deutlich schlechter als der von Faserlasern. Auch sind die Betriebskosten deutlich höher als die von Faserlasern, deshalb werden hauptsächlich Faserlaser zum Schneiden von Metallen eingesetzt.
Die Toleranzen, die in Abhängigkeit der Materialdicke realisiert werden können sind folgende:
Grundsätzlich sollte nur genormtes Material mit einer bekannten Zusammensetzung verwendet werden, da sonst die Schnittqualität darunter leiden kann. Da Metalle eine glänzende Oberfläche haben, kann Streustrahlung während des Laserschneidens entstehen. Entsprechende Schutzvorrichtungen gegen Laserstrahlungen sind zu beachten. Die Laseranlage sollte nur von geschultem Personal bedient werden, mit entsprechender Unterweisung im Arbeitsschutz. Die Zersetzungsprodukte, die beim Laserscheiden von Metalllegierungen entstehen, können gesundheitsbeeinträchtigte Eigenschaften haben. Besonderes Augenmerk ist auf die Absaugung der Anlage zu richten.
