Was ist eine Faserlaserschneidmaschine? Fakten, die Sie nicht kennen

Laserschneiden ist aufgrund seiner Präzision und Genauigkeit in vielen Branchen zu einer bevorzugten Technologie geworden. Eine der neuesten Entwicklungen in dieser Technologie ist die Faserlaser-Schneidemaschine. In diesem Blog besprechen wir alles, was Sie über die Faserlasertechnologie wissen müssen, einschließlich Was ist eine Faserlaserschneidmaschine?– wie eine Faserlaserschneidmaschine funktioniert, ihre Vorteile, ihre Anwendungen und welche Materialien bis zu welcher Tiefe geschnitten werden können usw.

Verschiedene Arten von Laserschneidern

Heutzutage gibt es auf dem Markt mehrere verschiedene Typen von Laserschneidern, und in jeder Kategorie sind Tausende von Einzelmodellen erhältlich. Allerdings können nicht alle Laserschneider alle Arten von Materialien schneiden – jeder Laserschneidertyp ist am besten zum Schneiden bestimmter Materialien geeignet. Die drei am häufigsten verwendeten Typen von Laserschneidern sind:

Gaslaser 

Mit₂ Laser erzeugen einen Laserstrahl, indem sie ein Kohlendioxid-Gasgemisch elektrisch stimulieren. Sie erzeugen einen Strahl mit einer Wellenlänge von bis zu 10,6 Mikrometern und werden für nichtmetallische Materialien und einige Kunststoffarten verwendet. Sie sind ziemlich effizient und die Strahlqualität ist hoch, daher gehören diese Arten von Laserschneidern zu den am häufigsten verwendeten. Der Nachteil ist, dass sie nicht für Metallmaterialien verwendet werden können. 

Gaslaserschneider können verwendet werden für: Holz, Acryl, Glas, Papier, Textilien, Kunststoffe, einige Arten von Folien und Filmen, Leder, Stein

Kristalllaser 

Kristalllaser sind ebenfalls eine Art Festkörperlaser. Die gängigsten Kristalllasertypen sind nd:YAG (Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat) und nd:YVO (Neodym-dotiertes Yttrium-Orthovanadat) – Sie sehen also, warum sie kürzere Namen haben!

Diese Lasertypen erzeugen einen Strahl mit einer Wellenlänge von 1,064 Mikrometern, genau wie Faserlaser, sie können jedoch sowohl mit metallischen als auch mit nichtmetallischen Materialien verwendet werden. Der Nachteil von Kristalllasern besteht darin, dass die Pumpdioden nach 8.000 bis 15.000 Laserstunden ausgetauscht werden müssen, was leider teuer ist. Der Kristall hat außerdem eine viel kürzere Lebensdauer als ein Faserlaser.

Kristalllaserschneider können verwendet werden für: Metalle, beschichtete Metalle, Kunststoffe und für einige Keramiken

Faserlaser 

Dabei handelt es sich um eine Art Festkörperlaser. Der Strahl wird mithilfe eines Seedlasers erzeugt, der durch Glasfasern verstärkt wird, die über Pumpdioden mit Energie versorgt werden. Faserlaser erzeugen einen sehr kleinen Brennweitendurchmesser, sodass der erzeugte Strahl bis zu 100-mal intensiver ist als bei Gaslasern gleicher Leistung. Diese Art von Laserschneidern kann Metalle und Nichtmetalle schneiden, wie Kristalllaser, hat aber eine viel längere Lebensdauer – etwa 25.000 Stunden. Die Strahlintensität ist viel höher als bei Gaslaserschneidern und die Teile sind viel billiger, obwohl Faserlaser selten Wartung erfordern. 

Einsatzmöglichkeiten des Faserlaserschneiders: Metalle, beschichtete Metalle, Kunststoffe.

Was ist eine Faserlaserschneidmaschine?

Eine Faserlaserschneidmaschine ist ein Lasertyp, der einen Hochleistungslaserstrahl verwendet, der durch ein Glasfaserkabel fokussiert wird. Das Glasfaserkabel besteht aus flexiblen Glasfasern, die den Laserstrahl zum Schneidkopf leiten. 

Faserschneidemaschinen sind hocheffizient und der Laserstrahl kann auf sehr kleine Punktgrößen fokussiert werden, wodurch komplizierte Formen mit hoher Präzision geschnitten werden können.

Vorteile des Faserlasers

1. Faserlaser haben den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu anderen Lasertypen Laserlicht über ein flexibles Medium erzeugen und abgeben, sodass es leicht zum Ziel und zum Einsatzort transportiert werden kann. Dies ist vor allem beim Laserschweißen, Laserschneiden und beim Biegen von Polymeren und Metallen von Vorteil.
2. Der Faserlaser hat im Vergleich zu anderen Lasertypen eine hohe Ausgangsleistung. Faserlaser können mehrere Kilometer aktive Bereiche aufnehmen und bieten so eine hohe optische Verstärkung. Ihr Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ist hoch, was eine effiziente Kühlung ermöglicht. Seine Wellenleitereigenschaften beseitigen oder verringern thermische Veränderungen des optischen Weges und erzeugen einen hochwertigen, beugungsbegrenzten optischen Strahl.
3. Im Vergleich zu Gas- oder Festkörperlasern sind Faserlaser kompakter, da die Faser platzsparend gewickelt oder gebogen werden kann.
4. Faserlaser sind zuverlässig und zeichnen sich durch hohe Vibrations- und Temperaturstabilität sowie eine lange Lebensdauer aus. Ihre Nanosekundenimpulse und hohe Spitzenleistung verbessern das Gravieren und Markieren. Die verbesserte Strahlqualität und die zusätzliche Leistung sorgen für schnellere Schnittgeschwindigkeiten und sauberere Schnittkanten.
5. Die Faserlasertechnologie wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, unter anderem bei der Materialverarbeitung in der Medizin, in der Telekommunikation, bei Energiewaffen und in der Spektroskopie.
6. Wartungsfrei. Im Gegensatz zu Festkörperlasern sind Wartung und Austausch von Faserlasern nur alle sechs Monate erforderlich.
7. Geringer Energieverbrauch. Im Vergleich zu Gaslasern gleicher Leistung ist die photoelektrische Umwandlungseffizienz viel höher und somit energiesparender und umweltfreundlicher. Energieeinsparung durch 50%~70%.

Arten von Faserlasern

Wir können die Laser anhand der Fasertypen in folgende Kategorien unterteilen:

• QCW-Faserlaser
• Multimode
• Einzelmodus
• Pumpender Faserlaser

QCW-Faserlaser

Dies sind die neuesten Faserlaser. Sie haben eine geringere Durchschnittsleistung und eine hohe Spitzenleistung und werden zu geringeren Kosten hergestellt als Dauerstrich-Version (CW). QCW-Faserlaser eignen sich am besten für verschiedene Industrieanwendungen, die eine hohe Spitzenleistung und Pulsdauer erfordern, wie etwa Rollnahtschweißen, Punktschweißen und Bohren. 

Sie sind so konzipiert, dass sie YAG-Laser ersetzen, da ihre Anschaffungs- und Wartungskosten niedrig sind. Sie lassen sich problemlos in verschiedene Systeme nachrüsten und sind in Multimode- und Singlemode-Versionen erhältlich.

Multimode-Kilowatt-Faserlaser

Die Herstellung von Faserlasern der Kilowattklasse und höher erfolgt durch die Kombination mehrerer Faserlaser im Singlemode-Modus parallel und deren Einspeisung über eine Stufenindexfaser mit größerem Kerndurchmesser. 

An diesem Punkt ist der Laser nicht mehr im Singlemode-Modus, aber die resultierende Strahlqualität ist im Vergleich zu anderen kommerziell verwendeten Lasern der Kilowattklasse besser. Die Abweichung von Fasern der Kilowattklasse verbessert sich durch die kontinuierliche Verwendung von Hochleistungs-Singlemode-Modulen weiter.

Singlemode-Faserlaser

Diese Faserlaser sind im Handel erhältlich bis zu 3000 Watt Leistung. Die Geräte sind im Dauerbetrieb, können aber auch auf über 50 kHz. Der angepasste Modus ermöglicht den Geräten gleiche Spitzenwerte wie die durchschnittliche CW-Leistung. Die Emission erfolgt über eine Singlemode-Faser mit einem M2 unter 1,1.

Das Profil ist eine Aufgabe der Singlemode-Faser und nicht des thermischen Betriebspunkts, wie es bei herkömmlichen Festkörperlasern der Fall ist. Faserlaser erzeugen über den gesamten Betriebsbereich das gleiche Profil. Die Anpassung erfolgt durch Ein- und Ausschalten der Pumpdioden, wodurch das Gerät im Einzelpulsbetrieb oder bei hoher Frequenz angepasst werden kann.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Festkörperlasern benötigt dieser Faserlaser keine Aufwärmzeit und arbeitet unter verschiedenen Umgebungsbedingungen stabil. Die Laser haben sowohl linear als auch zufällig polarisierte Ausgänge und können grundsätzlich eine Zielleistung von 10-100% erbringen, ohne die Divergenz oder den endgültigen Fokusfleckdurchmesser zu ändern.

Pumpen von Faserlasern

Diodenstäbe sind in der Anregung von Faserlasern anwendbar. Grundsätzlich wird diese Faser in geeigneter Weise als Massenoptik verwendet, um das Pumplicht auf die erste Ummantelung der aktiven Faser zu lenken. Die Strahleigenschaften, die Gesamtleistung und die Lebensdauer von Hochleistungsdioden werden immer weiter verbessert und erreichen 10.000 Betriebsstunden oder mehr. 

Allerdings schränken die Einschränkungen beim Impulsbetrieb, der Bedarf an Wasserkühlung und die Zuverlässigkeit den Einsatz ein.

Dieser Faserlasertyp hat zahlreiche Vorteile, einer davon ist, dass zur Kühlung kein Wasser erforderlich ist. Außerdem kann er über Glasfasern in das aktive Medium eingebracht werden, ohne dass eine Ausrichtung oder zusätzliche Massenoptik erforderlich ist. 

Darüber hinaus erzeugt diese Einzelemitterdiode eine höhere Leistung und verbesserte Strahleigenschaften und Lebensdauern größer als 200.000 Betriebsstunden, in modulierten und CW-Regimen.

Wofür wird Faserlaser verwendet?

Faserlaser werden in der industriellen Materialbearbeitung in nahezu allen Märkten mit niedrigem und hohem Leistungsbedarf eingesetzt, darunter Sintern, Ritzen, Schneiden und Schweißen, Markieren, Wärmebehandlung und Bohren. Singlemode-Laser können hohe Fließgeschwindigkeiten erreichen und sich auf mikrometergroße Punkte konzentrieren, um bisherige Annahmen in Bezug auf Prozessparameter zu ändern.

Mit der Kilowattleistung der Laserfaser lassen sich unter ähnlichen Bedingungen höhere Schweiß- und Schneidgeschwindigkeiten erreichen als mit anderen Technologien. Die kompakte Größe des Faserlasers, der Singlemode-Betrieb und die Wellenlängenauswahl bieten der medizinischen Gemeinschaft eine Vielzahl medizinischer Anwendungsmöglichkeiten. 

Die Anwendungen basieren auf einer bestimmten Faser- und Wellenlängenübertragung. Der Betrieb ist wartungsfrei und daher für Ärzte und andere im medizinischen Bereich tätige Fachkräfte akzeptabel.

Faserlaser werden aufgrund ihrer vielen hervorragenden Eigenschaften, zu denen Wellenlängenbereich, polarisierte und unpolarisierte Emissionen gehören, in vielen komplizierten Anwendungen eingesetzt. Weitere Faktoren sind schmale Linienbreiten, Einmodenbetrieb, kurze Impulsdauer, kompakte Größe und Missachtung von Umgebungsbedingungen.

Wie funktioniert ein Faserlaser?

Wie bereits erwähnt, wird in Laserfasern hauptsächlich mit Seltenerdelementen dotiert, in den meisten Fällen mit Erbium. Der Grund hierfür ist die Nutzung der Energieniveaus in den Atomniveaus der Seltenerdelemente, wodurch die Verwendung einer Low-End-Diodenlaser-Pumpquelle möglich wird, die dennoch eine hohe Ausgangsenergie erzeugt.

Wenn beispielsweise eine Faser mit Erbium dotiert ist, entsteht ein Energieniveau, das ein Photon absorbiert, mit einer 980 nm Wellenlänge zerfällt zu einem metastabilen Zustand gleich 1550 nmDas bedeutet, dass mit einer 980 nm-Laserpumpquelle ein 1550 nm-Laserstrahl mit hoher Energie, hoher Qualität und hoher Leistung erzeugt werden kann.

Erbiumatome fungieren als Medium für die dotierte Faser, und die emittierten Photonen verbleiben im Faserkern. Um die Photoneneinfanghöhle zu erzeugen, wird ein zusätzliches Faser-Bragg-Gitter eingesetzt. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um einen Glasabschnitt mit Streifen, in dem eine Änderung des Brechungsindex auftritt. 

Wenn Licht eine Grenze zwischen zwei Brechungsindizes passiert, wird eine kleine Lichtmenge zurückgebrochen. Das Bragg-Gitter ermöglicht es dem Glasfaserlaser, wie ein Spiegel zu funktionieren.

Der Pumplaser konzentriert sich auf die Ummantelung in der Nähe des Faserkerns, da diese zu klein ist, um später eine Diode geringer Qualität zu fokussieren. Wenn der Laser in die Ummantelung in der Nähe des Kerns gepumpt wird, prallt er im Inneren hin und her, und jedes Mal, wenn er den Kern passiert, absorbiert der Kern weiterhin mehr Pumplicht.

Wie lange hält ein Faserlaser?

Ein Faserlaser hat eine höhere Lebenserwartung als andere Laserlösungen. Das Diodenmodul eines Faserlasers funktioniert dreimal länger als bei anderen Lasertechnologien. Die Pumpen in Faserlasern haben eine nachweislich erwartete Lebensdauer von mehr als 100.000 Stunden.

Welche Faserlasermarke Sie wählen können

JPT und RAYCUS sind führende chinesische Hersteller, die für ihre hohe Leistung und Kosteneffizienz bekannt sind. IPG Photonics bietet weltweit anerkannte fortschrittliche Lasertechnologie für verschiedene industrielle Anwendungen. Maxphotonics, nLight und Laserline aus China, den USA und Deutschland bieten Hochleistungslaser an, die für ihre außergewöhnliche Leistung und Vielseitigkeit bekannt sind.

1. JPT

• Einführung: JPT ist ein führender chinesischer Hersteller von Faserlaserquellen, die für ihre hohe Leistung und Zuverlässigkeit bekannt sind. JPT-Laser werden aufgrund ihrer Stabilität, Präzision und langen Lebensdauer häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt. Sie bieten eine Reihe von Leistungsabgaben, die für verschiedene Schneid-, Schweiß- und Markierungsanwendungen geeignet sind.

2. RAYCUS

• Einführung: RAYCUS ist eine weitere bekannte chinesische Marke, die für ihre fortschrittlichen Faserlaserquellen bekannt ist. Sie bietet eine Reihe von Lasern an, die für ihre hohe Effizienz, hervorragende Strahlqualität und Kosteneffizienz bekannt sind. RAYCUS-Laser werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, darunter Metallschneiden, Gravieren und 3D-Druck.

3. IPG Photonics

• Einführung: IPG Photonics mit Sitz in den USA ist ein weltweit führender Anbieter von Hochleistungsfaserlasertechnologie. Die Laser des Unternehmens sind für ihre außergewöhnliche Strahlqualität, Leistung und Haltbarkeit bekannt. Die Produkte von IPG werden in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt, darunter in der Materialverarbeitung, in medizinischen Geräten und in der Telekommunikation.

4. Maxphotonics

• Einführung: Maxphotonics, ein chinesisches Unternehmen, bietet eine Reihe von Faserlaserquellen an, die für ihre Innovation und Effizienz bekannt sind. Ihre Laser sind auf die Anforderungen verschiedener industrieller Anwendungen ausgelegt, darunter Metallschneiden und -gravieren. Maxphotonics ist für seine fortschrittliche Technologie und wettbewerbsfähige Preise bekannt.

5. Licht

• Einführung: nLight ist ein in den USA ansässiger Hersteller, der sich auf Hochleistungsfaserlaser spezialisiert hat. Seine Produkte sind für ihre Zuverlässigkeit, hohe Leistung und Vielseitigkeit bekannt. nLight-Laser werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, vom industriellen Schneiden und Schweißen bis hin zur wissenschaftlichen Forschung.

6. Laserlinie

• Einführung: Laserline mit Sitz in Deutschland ist ein führender Anbieter von Hochleistungsfaserlasern. Die Laser sind für ihre Präzision, hohe Effizienz und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Anwendungen bekannt. Laserline konzentriert sich auf die Bereitstellung von Lösungen für die industrielle Verarbeitung, darunter Metallschneiden, Schweißen und additive Fertigung.

Entwicklung des Laserschneidens

Die Lasertechnologie begann zwar in den 1950er Jahren, doch das Western Electric Engineering Research Center entwickelte 1965 die erste Laserschneidmaschine. Sie war jedoch nur experimentell und noch nicht für den praktischen industriellen Einsatz bereit. Eine der ersten Herausforderungen für die Erfinder war der Mangel an geeigneten Laserquellen. 

Die ersten industriellen Laserschneider basierten auf CO2-Lasern. Die großen, unhandlichen Laser erforderten umfangreiche Kühlsysteme. Das machte ihre Wartung teuer, da sie viel Strom verbrauchten. Frühen Lasern fehlte es an Präzision und ihre Schneidfähigkeiten waren begrenzt. Sie hatten Schwierigkeiten, dicke Materialien zu schneiden, und hinterließen oft raue Kanten. 

Die Laserschneidtechnologie erlebte mit der Erfindung des Mikrocomputers einen Aufschwung. Die Erfinder entwickelten kompaktere Laser, wie etwa den Faserlaser. Das kleinere, energieeffizientere Design zeichnete sich durch eine verbesserte Strahlqualität aus, die feinere und präzisere Schnitte ermöglichte. 

Der verstärkte Einsatz computergestützter numerischer Steuerungssysteme trug zur Verbesserung der Laserpräzision bei und erweiterte die Automatisierungsmöglichkeiten von Laserschneidmaschinen. In Kombination mit aktualisierter Laserschneidsoftware ermöglichte dies den Bedienern eine bessere Kontrolle über die Bewegungen des Laserstrahls. Die verbesserte Laserschneidgenauigkeit erleichterte die Ausführung komplexerer und komplizierterer Schnitte in verschiedenen Materialien. 

Diese Fortschritte machten Laserschneidmaschinen kostengünstiger und in verschiedenen Branchen weit verbreitet. Automobilunternehmen nutzen Laserschneid-Innovationen, um metallische Autokomponenten zu formen und zu schneiden. Die Luft- und Raumfahrtbranche nutzt sie, um stabile, leichte Teile für Flugzeuge herzustellen.

Während das Laserschneiden von Metall anfangs die Hauptanwendung der Maschinen war, können Benutzer heute auch mit Keramik, Glas, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen arbeiten. Die zunehmende Vielseitigkeit von Laserschneidanwendungen führte zu ihrer Einführung in der Elektronik-, Medizingeräte- und Lebensmittelindustrie. Lassen Sie uns einige weitere Fakten über Laserschneidmaschinen erkunden und wie sie die Erstellung komplexer Designs ermöglichen.

6 faszinierende Fakten zum Laserschneiden

Fakt 1: Beim Laserschneiden kommt es zur Wechselwirkung von Licht und Material

Beim Laserschneiden wird die Wechselwirkung zwischen konzentriertem Licht und Materialien genutzt, um präzise und saubere Schnitte zu erzeugen. Der Prozess beginnt, wenn Atome angeregt werden und Lichtphotonen aussenden, wodurch Laserstrahlen erzeugt werden. Diese Strahlen werden dann fokussiert und auf das Material gerichtet, um komplexe Muster zu schneiden und zu formen.

Nachfolgend finden Sie einen Überblick über einige Schlüsselfaktoren, die die Wechselwirkung zwischen Laserstrahlen und Materialien beeinflussen:

• Absorption: Wenn der Laserstrahl auf das Material trifft, wird er absorbiert und seine Energie auf das Material übertragen.
• Schmelzen und Verdampfen: Die aufgenommene Energie erhitzt das Material und bewirkt, dass es nach Erreichen des Schmelzpunkts vom festen in den flüssigen Zustand übergeht. Bei weiterer Erhitzung kommt es zur Verdampfung, wodurch die Flüssigkeit zu Gas wird. In dieser Phase kann beim Schneidvorgang Material entfernt werden.
• Schneidgas: Ein Schneidgas, normalerweise Sauerstoff, Luft oder Stickstoff, wird in die Interaktionszone eingeführt. Dieses Gas unterstützt den Schneidvorgang, indem es geschmolzenes Material wegbläst und die Oxidation oder Verbrennung bestimmter Materialien unterstützt. Die Wahl des Schneidgases hängt vom Material und den gewünschten Ergebnissen ab.

Fakt 2: Vom Rohmaterial in Sekundenschnelle zum Meisterwerk

Bei herkömmlichen Schneideverfahren werden häufig unhandliche Sägeblätter oder manuelle Schnitte benötigt, was den Prozess verlangsamen kann. Mit einem Faserlasermarkierer lässt sich die Schneidegeschwindigkeit dagegen deutlich steigern, da der Bediener ein gleichmäßiges Tempo beibehalten kann, ohne dass die Präzision darunter leidet.

Anders als bei herkömmlichen Methoden müssen Sie beim Arbeiten mit unterschiedlichen Materialien oder Designs nicht die Werkzeuge wechseln. Lasermarkierer bieten eine größere Vielseitigkeit, sodass Sie dieselbe Maschine für verschiedene Aufgaben verwenden können. Durch einfaches Anpassen der Laserschneidsoftware können Sie sich an neue Materialien anpassen. Darüber hinaus sparen Bediener Zeit dank der sauberen Kanten, die Laserschneider erzeugen, wodurch aufwändiges Polieren und Glätten überflüssig wird.

Fakt 3: Laserschneiden geht über Metall hinaus

Einer der neuesten Vorteile der Lasertechnologie ist ihre Fähigkeit, mit einer Vielzahl von Materialien zu arbeiten. Während viele Menschen Laserschneiden hauptsächlich mit Metall assoziieren, können diese Maschinen auch für viele andere Materialien verwendet werden:

• Holz: Faserlasermarkierer sind vielseitig genug, um Holzobjekte herzustellen, Architekturmodelle zu bauen, Holzpuzzles herzustellen und Dekorationsgegenstände für das Zuhause zu entwerfen.
• Acryl: Acryl ist für seine Verwendung in Beschilderungen, Displays und Prototypen bekannt und kann mit der Präzision moderner Laserschneider aufwendig geschnitten werden, was komplexe Designs ermöglicht.
• Stoffe und Textilien: Designer nutzen Faserlaserschneider, um komplizierte Muster und dekorative Elemente zu erzeugen, sodass sie individuelle Kleidungsstücke herstellen können.
• Kunststoffe: Laserschneider eignen sich gut für Materialien wie PVC, PET und Polycarbonat und sind daher von unschätzbarem Wert für die Herstellung von Kunststoffkomponenten, Beschilderungen, Verpackungsmaterialien und medizinischen Geräten.
• Glas und Keramik: Die Geschwindigkeit von Faserlasern ist vorteilhaft zum Schneiden spröder und hitzebeständiger Materialien wie Glas und Keramik.

Fakt 4: Laserschneiden ermöglicht die Erstellung komplexer Designs

Die Laserschneidtechnologie ermöglicht außergewöhnliche Genauigkeit und ermöglicht die Herstellung sauberer, scharfer Linien und detaillierter Muster. Diese Präzision erleichtert die Erstellung komplexer geometrischer Formen und aufwendiger Designs bei gleichzeitiger Minimierung des Abfallmaterials, was die Kosteneffizienz verbessert. Darüber hinaus vereinfacht das Laserschneiden die Reproduktion komplizierter Designs und macht es einfacher, komplexe Teile konsistent zu duplizieren.

Fakt 5: Software steuert die Präzision beim Laserschneiden

Die Laserschneidsoftware spielt eine entscheidende Rolle bei der Steuerung der Präzision des Schneidprozesses. Sie ermöglicht die Feinabstimmung von Laserleistung, -geschwindigkeit und -frequenz, sodass die Technologie an verschiedene Materialien und Anwendungen angepasst werden kann. Die Software unterstützt auch vektorbasierte Designs, was für die Beibehaltung einer hohen Qualität bei der Reproduktion komplexer Muster unerlässlich ist.

Fakt 6: Die glänzende Zukunft des Laserschneidens

Die Zukunft des Laserschneidens sieht dank der Fortschritte in der Lasertechnologie, Automatisierung und künstlichen Intelligenz vielversprechend aus. Diese Innovationen verbessern die Fähigkeit, mit dickeren Materialien präziser zu arbeiten und sowohl Geschwindigkeit als auch Genauigkeit zu verbessern. Laserschneider werden zunehmend in Automatisierung und Robotik integriert, wodurch der Bedarf an Handarbeit reduziert und menschliche Fehler minimiert werden.

KI-gesteuerte intelligente Laserschneidsysteme optimieren Schneidparameter in Echtzeit und ermöglichen so vorausschauende Wartung und automatische Anpassungen auf Basis der Materialeigenschaften. Diese technologische Entwicklung steigert die Produktivität der Industrie und verändert die Möglichkeiten des Laserschneidens.

Weitere Fakten zur Laserschneidtechnologie 

Es gibt mehr als 25.000 Hochleistungs-Laserschneidanwendungen

Im letzten Jahrzehnt gab es zahlreiche technologische Fortschritte. Heute gibt es über 25.000 Hochleistungs-Laserschneidanwendungen. Laser können heute eine Vielzahl von Materialien schneiden, von Papier, Holz, Stoffen, Acryl bis hin zu verschiedenen anderen Kunststoffen. Das Standbein der Fertigung ist der CO²-Laser, der sich hervorragend zum Schneiden von niedrig legiertem und nicht zugelassenem Stahl, rostfreiem Stahl, Titan und seinen Legierungen, Nickellegierungen sowie Aluminium und seinen Legierungen eignet.

Es wurden viele verschiedene Lasertypen entwickelt (Farbstoff-, Festkörper- und Halbleiterlaser, um nur einige zu nennen), und jeder von ihnen hat seine eigene Nische in der menschlichen Arbeit. Dies zeigt die zunehmende Bedeutung der Technologie.

Die Intensität des Lasers bestimmt die Schnittdicke

Sie benötigen außerdem eine höhere Laserintensität, um dickeres Material zu schneiden. Bei niedriger Laserintensität können Sie möglicherweise dünne Bleche schneiden, aber keine Metallstangen. Laser werden normalerweise in Leistungsangaben gemessen, d. h. 1.000 Watt oder 1 kWatt. Die Leistung wird als die Gesamtenergie berechnet, die pro Sekunde in Form von Laserlicht abgegeben wird.

Die Laserintensität wird bestimmt, indem die Leistung durch die Fläche geteilt wird, auf die der Laserstrahl verteilt ist. Beispielsweise ergibt ein 1-kW-Laserstrahl, der über einen Durchmesser von 0,1 mm verteilt wird, eine Intensität von ungefähr 125.000 Watt pro mm².

Die Brennweite der Laserlinse spielt eine große Rolle für die Qualität des Ergebnisses

Eine Linse mit kurzer Brennweite erzeugt eine kleine Punktgröße und eine geringe Tiefenschärfe. Dies wiederum trägt dazu bei, die Schneidzeit zu verkürzen und eine hervorragende Schnittqualität zu erzielen, insbesondere beim Schneiden dünner Bleche.

Bei dickerem Material würde jedoch eine kurze Brennweite einen zu breiten Strahl ergeben, um das Material beim Austritt aus dem Blech am unteren Ende des Schnitts im geschmolzenen Zustand zu halten, und die Kante wäre zu verjüngt.

Daher wird bei dickerem Material eine längere Brennweite verwendet, um eine optimale Tiefenschärfe zu erreichen und die Laserintensität und Schneidgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

Sauerstoffschneiden von Weichstählen, Stickstoffschneiden für andere Metalle

Im Allgemeinen ist Sauerstoffschneiden günstiger als Stickstoffschneiden. Weichstahl wird mit Sauerstoff bei relativ niedrigem Druck geschnitten, da Eisen in einer mit Sauerstoff angereicherten Umgebung exotherm wirkt. Das heißt, der Sauerstoff unterstützt das Schneiden. Im Vergleich dazu werden die meisten anderen Metalle mit Stickstoff als Hilfsgas geschnitten, da der Laserstrahl die gesamte Arbeit des Schmelzens des Materials in seinem Weg leisten muss. Das Hilfsgas wird unter hohem Druck verwendet, um das geschmolzene Metall aus dem Schnittweg zu blasen.

Unterstützungsgasdrücke

Bei manchen Anwendungen reicht Druckluft beim Schneiden von Kunststoff, Holz oder Papier aus, um den fortlaufenden Schnitt sauber zu halten. Der Hilfsgasdruck kann bei dünnem Acryl nur 30 kPa (4,3 psi) und bei 16 mm starkem Edelstahl bis zu 2000 kPa (290 psi) betragen. Sowohl der Strahl als auch das Hilfsgas treten durch eine Düse direkt über der Oberfläche des zu schneidenden Materials aus.

Das Hilfsgas trägt außerdem dazu bei, die Linse kühl zu halten und verringert die Menge an geschmolzenem Material, das durch die Düse zurück nach oben gelangen und auf die Linse spritzen kann.

Laserschneiden ist umweltfreundlich

Laserschneiden ist eine sichere und umweltverträgliche Schneidmethode. Die Sicherheit des Bedieners hat höchste Priorität und in den Prozess sind zahlreiche Sicherheitskontrollen integriert.

Das Laserschneiden ist geräuscharm, ermöglicht eine äußerst effiziente Nutzung der Materialien und beschränkt die Entstehung schädlicher Dämpfe auf eine spezielle Interaktionskammer – entfernt vom Benutzer – die leicht belüftet werden kann.

Welche Metalle können mit Faserlaserschneidmaschinen geschnitten werden?

Mit laserbasierten Faserschneidmaschinen können zahlreiche Materialien geschnitten werden, darunter auch Metalle wie Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Aluminium, Kupfer, Messing und Titan. 

Sie können damit auch nichtmetallische Werkstoffe wie Kunststoffe, Keramik und Glas schneiden.

Wie dick kann ein Faserlaser schneiden?

Die Schnitttiefe eines Faserlasers hängt von mehreren Faktoren ab, unter anderem von der Leistung des Lasers, der Art des zu schneidenden Materials, dem Schnittwinkel, der Qualität der Fokussierlinse und der Geschwindigkeit, mit der sich der Laser bewegt. 

Im Allgemeinen können Faserlaser Metalle mit einer Dicke von mehreren Zentimetern schneiden. Die genaue Schnitttiefe eines Faserlasers kann jedoch je nach Anwendung und den Bedingungen des Laserschneidprozesses variieren. 

Wie dick kann Stahl mit einem Laser geschnitten werden?

Hier sind die maximalen Schnittdicken für Stahl bei verschiedenen Leistungsstufen des Laserschneiders:

• 1.000 W Laserschneider: Kann Edelstahl mit einer Dicke von bis zu 10 mm schneiden.
• 3.000 W Faserlaser-Schneidemaschine: Kann Edelstahl mit einer Dicke von bis zu 12 mm schneiden.
• 6.000 W Faserlaser-Schneidemaschine: Kann Edelstahl mit einer Dicke von bis zu 25 mm schneiden.
• 8.000 W Faserlaser-Schneidemaschine: Kann Edelstahl mit einer Dicke von bis zu 35 mm schneiden.
• 10.000 W/15.000 W Faserlaser-Schneidemaschine: Kann Edelstahl mit einer Dicke von bis zu 40 mm schneiden.

Was kann eine 1000-W-Laserschneidmaschine schneiden?

Die maximale Schnittstärke verschiedener Materialien für 1000-W-Faserlaser-Schneidemaschine : Edelstahl mit maximaler Dicke 10 mm; Aluminium mit maximaler Dicke 8 mm; Gelbkupfer mit maximaler Dicke 6 mm; Kohlenstoffstahl mit maximaler Dicke 20 mm. 

Welche Dicke kann eine 3-kW-Faserlaserschneidmaschine schneiden?

Die maximale Schnittstärke verschiedener Materialien für 3kw Laserschneidmaschine: Edelstahl mit maximaler Dicke 12 mm; Aluminium mit maximaler Dicke 12 mm; Gelbkupfer mit maximaler Dicke 8 mm; Kohlenstoffstahl mit maximaler Dicke 22 mm.

Welche Dicke kann eine 6000-W-Faserlaserschneidmaschine schneiden?

Die maximale Schnittstärke verschiedener Materialien für 6kw Faserlaser-Schneidemaschine : Kohlenstoffstahl, maximale Dicke 25 mm; Edelstahl, maximale Dicke 25 mm; Aluminium, maximale Dicke 25 mm; Gelbkupfer, maximale Dicke 12 mm.

Verschiedene Techniken zum Schneiden von Materialien 

Abgesehen von der Tatsache, dass Laserschneider mit dem Laser schneiden, gibt es viele verschiedene Methoden des Laserschneidens, und die ausgewählte Technik hängt von der Art des zu schneidenden Materials und der verfügbaren Maschine ab. 

Verdampfungsschneiden

Bei der Verdampfung wird der Laser auf einen Punkt des zu schneidenden Materials gerichtet und erhitzt das Material, bis es zu kochen beginnt und ein kleines Loch entsteht, das auch als Schlüsselloch bezeichnet wird. Während das Loch größer wird, setzt das Material Gase frei, die dazu beitragen, das Material um das Loch herum aufzubrechen. 

Dieses Verfahren wird am häufigsten bei Materialien angewendet, die nicht schmelzen, also Holz, Kohlenstoff und Duroplaste. 

Schmelzen und Blasen

Bei der Schmelzblastechnik, die auch als Schmelzschneiden bezeichnet wird, wird durch den Laser erhitztes Material mit Druckgas aus dem Schneidbereich geblasen, bis es geschmolzen ist. Dadurch muss die Temperatur des Materials nicht mehr weiter erhöht werden. 

Zum Schneiden von Metallen wird üblicherweise das Schmelz-Blas-Verfahren eingesetzt.  

Thermische Spannungsrissbildung

Das thermische Spannungsschneiden, das manchmal auch als bruchkontrolliertes Schneiden bezeichnet wird, unterscheidet sich etwas von anderen Arten des Laserschneidens. Sprödes Metall oder andere Materialien werden mit einem heißen Hochleistungslaser behandelt, um sie anfälliger für Risse zu machen. Der Riss kann dann in die gewünschte Richtung gelenkt werden. Der Nachteil des thermischen Spannungsreißens besteht darin, dass es nur bei dünnen, spröden Materialien verwendet werden kann – stärkere Materialien und dicke Metalle können auf diese Weise nicht geschnitten werden. 

Diese Technik wird zum Schneiden von Glas oder anderen spröden Materialien verwendet, die empfindlich auf thermische Brüche reagieren.

Reaktives Schneiden

So wählen Sie eine Faserlasermaschine aus: Wichtige zu berücksichtigende Faktoren 

Die Auswahl der optimalen Faserlaserschneidmaschine hängt von mehreren entscheidenden Faktoren ab:

Etwas anders als das, was man als Laserschneiden bezeichnen könnte, wird reaktives Schneiden auch als brennend stabilisiertes Lasergasschneiden bezeichnet. Es ähnelt ein wenig dem Sauerstoffbrennschneiden, verwendet jedoch einen Laserstrahl als Zündquelle. 

Reaktives Schneiden wird im Allgemeinen zum Schneiden von Kohlenstoffstahl mit einer Dicke von über 1 mm oder zum Einsatz bei sehr dicken Stahlplatten ohne Einsatz übermäßiger Laserleistung verwendet.

• Materialverträglichkeit: Identifizieren Sie die Metalle, die Sie hauptsächlich schneiden möchten. Faserlaser sind vor allem für Metalle geeignet. Einige Modelle bieten jedoch eingeschränkte Möglichkeiten für bestimmte Nichtmetalle.
• Laserleistung: Die Laserleistung steht in direktem Zusammenhang mit der Dicke des Metalls, das die Maschine effektiv schneiden kann. Eine höhere Laserleistung ermöglicht die Bearbeitung dickerer Materialien, beeinflusst aber auch die anfänglichen Investitionskosten.
• Größe des Arbeitsbereichs: Berücksichtigen Sie die maximalen Abmessungen der Bleche, die Sie bearbeiten möchten. Wählen Sie eine Maschine mit einem Arbeitsbereich, der Ihren Projektanforderungen problemlos gerecht wird.
• Schnittgeschwindigkeit und Präzision: Bewerten Sie die gewünschte Schnittgeschwindigkeit und den für Ihre Projekte erforderlichen Präzisionsgrad. Faserlaser bieten im Allgemeinen außergewöhnliche Schnittgeschwindigkeiten und Präzision; bestimmte Modelle können jedoch unterschiedliche Detaillierungsgrade bieten.
• Automatisierung und Software: Entdecken Sie Funktionen, die die Produktivität steigern und die Benutzerfreundlichkeit verbessern. Automatisierungsoptionen wie automatisches Verschachteln (Optimierung des Materialverbrauchs) und benutzerfreundliche Softwareoberflächen können die Einrichtungs- und Betriebszeiten erheblich verkürzen.
• Wartung und Zuverlässigkeit: Bewerten Sie den Wartungsbedarf verschiedener Modelle. Faserlaser erfordern im Vergleich zu CO2-Lasern in der Regel weniger häufige Wartung.
• Kühlung und Extraktion: Ein ordnungsgemäßes Kühl- und Absaugsystem ist für einen sicheren und effizienten Betrieb unerlässlich. Stellen Sie sicher, dass die Maschine während des Schneidvorgangs Dämpfe und Rückstände effektiv entfernt.
• Budget: Überlegen Sie sich Ihr Budget und die Anfangsinvestition für jede Maschine genau. Zwar sind die Anschaffungskosten für die Faserlasertechnologie im Vergleich zu anderen Schneideverfahren im Allgemeinen höher, doch die langfristigen Vorteile wie schnellere Verarbeitungszeiten, geringerer Wartungsaufwand und höhere Produktivität können die Anfangsinvestition aufwiegen.

Warum sind Faserlaser so teuer?

Mehrere Faktoren tragen zum höheren Preis von Faserlasern im Vergleich zu anderen Lasergravurtechnologien wie CO2-Lasern bei:

• Fortschrittliche Technologie: Faserlaser nutzen anspruchsvolle Technologie mit komplexen Komponenten, was zu höheren Produktionskosten führt.
• Überlegene Leistung: Faserlaser bieten beispiellose Geschwindigkeit, Präzision und Markierungsmöglichkeiten auf verschiedenen Materialien und rechtfertigen so ihren Premiumpreis.
• Haltbarkeit und Zuverlässigkeit: Diese Laser zeichnen sich durch eine außergewöhnliche Lebensdauer von mehr als 100.000 Stunden, was sie zu einer langfristigen Investition macht.
• Kompaktes Design: Trotz ihrer Leistung sind Faserlaser für ihre kompakte Größe bekannt und erfordern häufig spezielle Technik und Materialien, was zu den Kosten beiträgt.

Abschluss

Was ist eine Faserlaserschneidmaschine? Vielleicht haben Sie es verstanden, nachdem Sie diesen Blog gelesen haben. Faserlaserschneidmaschinen sind eine hocheffiziente und vielseitige Technologie, die für verschiedene Branchen geeignet ist. Sie bieten außergewöhnliche Präzision, Geschwindigkeit und niedrige Betriebskosten und können gleichzeitig eine breite Palette von Materialien schneiden.

Für hohe Präzision und Effizienz könnten die Faserlaserschneidmaschinen von KRRASS die perfekte Lösung für Sie sein.

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