Laserschneiden mit der richtigen Strahlquelle

Die Anwendung entscheidet über die Lasertechnologie

stellen sich viele Anwender, wenn sie mit dem Laser schneiden möchten. „Die Applikation entscheidet, welche Strahlquelle am besten eingesetzt wird“, sagte Dr. Arnd Szelagowski, TRUMPF Laser- und Systemtechnik, Ditzingen, in seinem Vortrag „Laserstrahlschneiden heute und morgen – aktuelle Entwicklungen und Trends in der Laserstrahlschneidtechnik“, auf dem Kongress des DVS (Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren). Denn je nach Material und Blechdicke kann bei einer Anwendung der CO2-Laser, bei einer anderen Applikation der Festkörperlaser die bessere Wahl sein.

CO2-Laser ist der Universalschneidelaser

Möchten Anwender ß exibel über alle Blechdicken hinweg mit sehr guter Schnittqualität schneiden, ist der CO2-Laser die Strahlquelle der Wahl

Möchten Anwender ß exibel über alle Blechdicken hinweg mit sehr guter Schnittqualität schneiden, ist der CO2-Laser die Strahlquelle der Wahl

Möchten Anwender ß exibel über alle Blechdicken hinweg mit sehr guter Schnittqualität schneiden, ist der CO2-Laser die Strahlquelle der Wahl – trotz seines geringeren Wirkungsgrads im Vergleich zum Festkörperlaser. Bei Anwendungen im Dünnblech kann der Festkörperlaser seine Vorteile ausspielen. Warum dies so ist, erklärte Szelagowski anhand der Absorptionsspektren der beiden Laserstrahltechnologien in Eisen. Bei der Wellenlänge des Festkörperlasers mit seinen 1 µm liege ein sehr breites, fast gleichbleibendes Absorptionsniveau über einem variierenden Einfallswinkel von 0 bis 60 Grad vor. Im Bereich von etwa 78 Grad sei ein ausgeprägtes Niveau mit anschließend steilem Abfall erkennbar. Beim CO2-Laser mit seiner Wellenlänge von 10 µm zeige sich hingegen mit zunehmend steilerem Einfallswinkel (größer als 80 Grad) eine signifikante Steigerung des Absorptionsgrads und damit eine verbesserte Einkopplung der Laserleistung in das Material. Diese Effekte wirkten sich direkt auf das Laserstrahlschmelzschneiden aus – nicht aber auf den Brennschnitt. „Hier spielt der Laser nur eine untergeordnete Rolle. Daher unterscheiden sich beim CO2- und Festkörperlaser die Schnittqualität und Geschwindigkeit im Baustahl im Brennschnitt nicht“, so Szelagowski.

Festkörperlaser mit hoher Vorschubgeschwindigkeit im Dünnblech

Anders ist die Situation im Dünnblech.

Bei der meist hohen Vorschubbewegung bildet sich hier eine ß ach angestellte Schneidfront im Blech aus. Dies begünstige den Festkörperlaser und führe daher bei der Wellenlänge von 1 µm zu verbesserten Einkoppelbedingungen. „Mit zunehmender Blechdicke aber sinkt die maximal erreichbare Schneidgeschwindigkeit, eine steilere Schneidfront ist die Folge“, erklärte Szelagowski. Hingegen bewirke diese Schneidfrontausprägung in Verbindung mit der hohen Schmelzetemperatur ein konstant hohes Absorptionsverhaltendes CO2-Laserstrahls im Dickblech. Die Schmelze ist über der gesamten Blechdicke bis an die Blechunterkante homogen niederviskos und lässt sich – trotz hohem Aufschmelzvolumen – optimal aus dem Spalt austreiben, sodass sich dadurch die Schnittqualität verbessere. Dies erkläre die unterschiedlichen Einsatzgebiete der beiden Lasertechnologien. „Festkörperlaser zeigen im Schmelzschnitt in Blechdicken bis zu 4 mm Edelstahl deutliche Vorteile. Im Vergleich zum CO2-Laser schneiden sie schneller und sind damit produktiver und wirtschaftlicher – bei gleichzeitig hoher Schnittqualität“, schlussfolgerte Szelagowski. Mit dem CO2-Laser hingegen könne ein breites Material- und Blechdickenspektrum bei sehr guter Schnittqualität bearbeitet werden.

Dynamik der Maschine muss auf die Produktivität des Festkörperlaser abgestimmt sein

Optikaufbau eines TruDisk Scheibenlasers. Festkörperlaser zeigen im Schmelzschnitt in Blechdicken bis zu 4 mm Edelstahl deutliche Vorteile bei Geschwindigkeit, Produktivität und Wirtschaftlichkeit

Optikaufbau eines TruDisk Scheibenlasers.
Festkörperlaser zeigen im Schmelzschnitt in
Blechdicken bis zu 4 mm Edelstahl deutliche Vorteile bei Geschwindigkeit, Produktivität und Wirtschaftlichkeit

Um die hohe Produktivität des Festkörperlasers optimal nutzen zu können, müsse jedoch auch die Dynamik der Maschine auf die Leistungsfähigkeit des Lasers abgestimmt sein. „Darauf sollten Anwender achten, denn auch ein 700 PS starker Motor macht aus einem Kleinwagen kein Formel-1-Auto“, sagte Szelagowski. Die Hersteller bieten ein breites Spektrum an Systemen mit fasergeführtem Festkörperlaser zum 2-D- und 3-D-Laserschneiden über Kombianlagen zum Stanzen und Laserschneiden bis hin zu Schweißzellen mit Robotertechnik an. Der Laserstrahl des Festkörperlasers wird mittels Laserlichtkabeln zur Maschine geführt und kann für mehrere Anlagen eingesetzt werden.

Die neue Flachbettschneidanlage TruLaser 5030 Þ ber nutzt dank ihrer hohen Dynamik die Vorteile des fasergeführten Festkörperlasers, ein TruDisk Scheibenlaser, optimal aus und erreicht sehr hohe Schneid-geschwindigkeiten im Dünnblech

Die neue Flachbettschneidanlage TruLaser 5030
Þ ber nutzt dank ihrer hohen Dynamik die Vorteile
des fasergeführten Festkörperlasers, ein TruDisk Scheibenlaser, optimal aus und erreicht sehr hohe Schneid-geschwindigkeiten im Dünnblech

Dieses Lasernetwork ermöglicht es, die Laserquelle optimal auszunutzen und verringert die Investitionskosten deutlich. TRUMPF hat z.B. zwei neue Anlagen mit Festkörperlasertechnologie vorgestellt. Die neue Flachbettschneidanlage TruLaser 5030 fiber nutzt dank ihrer Dynamik die Vorteile des fasergeführten Festkörperlasers, ein TruDisk Scheibenlaser, aus und erreicht hohe Schneidgeschwindigkeiten im Dünnblech. Im Schmelzschnitt erzielt die Maschine abhängig von der zu bearbeitenden Materialdicke im Vergleich zur CO2-Variante einen bis zu dreimal höheren Vorschub. Mit der neuen TruLaser Cell 7040 fiber steht jetzt auch ein System für die 3-D-Blechbearbeitung mit einem TruDisk Scheibenlaser zur Verfügung. Die TruLaser Cell 7040 fiber ist mit einem Arbeitsbereich von 4 x 1,5 Meter die größte Variante der TruLaser Cell Serie 7000.

www.trumpf.com

Mit der neuen TruLaser Cell 7040 fiber steht ein System für die 3-D-Blechbearbeitung mit einem TruDisk Scheibenlaser zur Verfügung

Mit der neuen TruLaser Cell 7040 fiber steht ein System für die 3-D-Blechbearbeitung mit einem TruDisk Scheibenlaser zur Verfügung

 

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