Lasergravieren und Lasermarkieren
Laserschneiden ist eines der wichtigsten Trennverfahren der Blechbranche
Ob im Metallbau, im Maschinenbau, im Anlagenbau, im Stahlbau oder im Fahrzeugbau. Das Fertigungsverfahren Laserschneiden ist heute fester Bestandteil in vielen Branchen. Obwohl das Verfahren schon seit den 1980er Jahren in der Industrie im Einsatz ist, hat es sich bis heute als eines der wichtigsten Trennverfahren erhalten.
Beim Laserschneiden wird ein Laserstrahl mit einer Linse auf einen sehr geringen Durchmesser fokussiert um das Metall zu schmelzen. Es eignet sich hervorragend für die Blechbearbeitung und ermöglicht eine hochpräzise und schnelle Bearbeitung. Wir möchten hier einige Grundlagen des Laserschneidens sowie die Vor- und Nachteile der Technologie ansehen.
Vielseitig
Laserschneiden von Blech ist präzise und schnell. Es ist ein sehr vielseitiges Verfahren, das alle gängigen Materialien, wie zum Beispiel Aluminium, Stahl, Edelstahl, Kupfer und Messing bearbeiten kann. Mit Hilfe des Lasers können Teile in kürzester Zeit und deshalb mit minimalen Kosten gefertigt werden. Auch kompliziertere Formen können mit sehr hoher Genauigkeit problemlos geschnitten werden.
Technologien
Im Blechbereich werden in erster Linie zwei wesentliche Schneidtechnologien als Trennverfahren eingesetzt. CO2 Laserschneiden und Faserlaserschneiden. Die beiden Bezeichnungen weisen auf die Erzeugung des Laserstrahles hin. Beim CO2 Laser wird der Laserstrahl in einem elektrisch angeregten CO2 Gasgemisch erzeugt und verlässt dieses durch eine Optik. Beim Faserlaster, einem Festkörperlaser, wird der Laserstrahl in einer Glasfaser erzeugt. Die wesentlichen Unterschiede liegen in der kürzeren Wellenlänge des Faserlasers und einer dadurch möglichen höheren Geschwindigkeit bei besserer Effizienz. Im Endprodukt kann sich das im Preis niederschlagen.
Schneidgase
Wenn beim Blech-Laserschneiden von CO2 die Rede ist, dann handelt es sich wie oben beschrieben um das Gas in dem der Laserstrahl erzeugt wird. Das darf jedoch nicht mit dem Schneidgas verwechselt werden. Mit Schneidgas bezeichnet man das Gas, welches als eine Art „Treibgas“ das erhitzte Metall oder das Metalloxid aus der Schnittfuge bläst. Denn wenn das Metall in der Schnittfuge nur erhitzt wird, würde es in ihr auch wieder erkalten und sich verfestigen. Das bedeutet, im schlechtesten Fall sind die beiden Blechteile wieder verbunden.
Wird beim Laserschneiden Sauerstoff (O2) verwendet, so spricht man auch vom Laser-Brennschneiden. Das Gas wird durch eine Düse mit dem Laserstrahl auf das Metall geführt. Dadurch wird das Blech während des Aufheizens durch den Laser mit Hilfe des Sauerstoffes verbrannt. Das entstehende Oxid wird dann mittels des Sauerstoffes aus dem Schnittspalt geblasen. Je nach Einstellung der Schneidparameter kann ein Grat an der Unterseite des Schnittspaltes entstehen. Das CO2 Laserschneiden erzeugt teilweise ein etwas glatttere Bauteilkante. Nachteil ist allerdings die Oxid-Bildung an den Belchkanten. Dadurch können die Bauteile z.B. nicht direkt pulverbeschichtet werden.
Vom Schmelzschneiden spricht man, wenn man als Schneidgas Stickstoff (N2) verwendet. Der Laser erhitzt in diesem Fall ebenfalls das Blech, jedoch verbrennt der Stickstoff das Metall nicht sondern treibt das flüssige Metall unter hohem Druck aus der Schnittfuge. Die Vorteile: Eine unter optimalen Parametereinstellungen gratfreie Schnittfugenunterseite und ein oxidfreier Schnitt.
Anwendung
Mittlerweile ist das Laserschneidverfahren sehr wirtschaftlich und wird deshalb in der Blechbranche in vielen Fällen als Schneidverfahren eingesetzt. In der Genauigkeit ist es neben dem CNC Fräsen eines der genauesten Fertigungsverfahren ist jedoch weitaus wirtschaftlicher als dieses. Es ist einsetzbar bis zu Blechstärkeb von 40mm und höher. In der Praxis findet man allerdings wenige Hersteller die Bleche über 25mm mit dem Laser bearbeiten. Größere Blechstärken werden in der Regel immer noch mit dem Autogen-Brennschneidverfahren oder in einigen Fällen auch mit Wasserstrahl-Anlagen geschnitten.
Bei den einsetzbaren Materialstärken unterscheiden sich auch die verschiedenen Metalle sehr stark. Während Stahl teilweise bis zu einer Dicke von 40 mm gelasert werden kann, liegt die Grenze bei Edelstahl darunter und Aluminium wird in der Regel nicht über 20 mm mit dem Laser geschnitten.
Auch die maximale Dicke von Kupfer und Messing liegt deutlich unter der von Stahl. Mögliche Dicken sind besonders von der Reflexion der Materialien anhängig, da bei einer höheren Reflexion eine höhere Leistungsdichte beim Einstechen nötig ist. Zusätzlich haben auch die Wärmeleiteigenschaften und die Schmelzunterstützung durch Oxidationen einen erheblichen Einfluss auf die Materialdicke.
Kupfer und Messing werden aus Reflexionsgründen nur von Faserlaseranlagen geschnitten.
orderspot hat einen großen Materialkatalog definiert, den die teilnehmenden Hersteller anbieten können.
Mengen
Aufgrund der Genauigkeit werden Bauteile aus Blech auch in Stückzahl 1 mittlerweile fast ausschließlich mit dem Laserschneidverfahren hergestellt. Lediglich bei wenigen Ausnahmen lohnt sich das Schneidverfahren nicht. So können vielleicht rein rechteckige Bauteile ohne weiter Löcher oder Ausschnitte bei Dünnblechen ggf. mit der Blechschere zugeschnitten werden.
Bei sehr hohen Mengen lohnt sich evtl. das Stanzverfahren. In der Regel wird bei diesem Verfahren für ein herzustellendes Bauteil eine Stanzform hergestellt. Es entstehen also Werkzeugkosten. Eine Sonderform ist das CNC Stanzverfahren oder sogar die Kombination Laser-Stanzen. Hierbei wird mit Standardwerkzeugen ein Bauteil mit mehreren Stanzhüben aus dem Blech ausgeschnitten.
orderspot plant für die Zukunft weitere Fertigungsverfahren in die Kalkulation mit aufzunehmen.
Konstruktion
die Konstruktion von Blechteile ist in der Regel sehr einfach. Für die automatische Verarbeitung durch unseren Marktplatz sollten Sie aber einige Grundlagen beachten.
Hier geht es zu unseren Konstruktionsgrundlagen