Das Laserschneiden für die Industrie
Beim Laserschneiden für die Industrie handelt es sich um einen Trennprozess bei dem mit einem kontinuierlichen oder gepulsten Laserstrahl eine Materialablation in Gang gesetzt wird. Das Laserschneiden bzw. Laserstrahlschneiden ist vor allem aufgrund seiner hohen Flexibilität und der damit verbundenen geringen Mindeststückzahlen ein weitverbreiteter Trennprozess. Durch die hohe Präzision und der nachbearbeitungsfreien Schnittkantengüte sind hohe Verschachtelungsdichten und damit eine hohe Materialausnutzung möglich. Auch das Schneiden und Gravieren des Werkstückes kann im selben Arbeitsgang mit der gleichen Strahlquelle erfolgen.
Das Laserschneiden für die Industrie kann dabei grundsätzlich in drei verschiedene Verfahren gegliedert werden: Je nach eingesetztem Prozessgas wird zwischen Laserstrahlschmelzschneiden, Laserstrahlbrennschneiden und Laserstrahlsublimierschneiden unterschieden.
Die dabei eingesetzten Laserstrahlschneidanlagen unterscheiden sich in ihrer Ausstattung zwar je nach Hersteller, Bauart und Baujahr voneinander, sind aber stets mit einem Bearbeitungskopf, Laserstrahlquelle und Laserstrahlführung ausgestattet. Den Bearbeitungskopf selbst bilden die Fokussieroptik und die Schneiddüse. Es kann auch zwischen Anlagen, die nur eine zweidimensionale Bearbeitung erlauben und Anlagen, die auch dreidimensionale Geometrien beschneiden können, unterschieden werden. Mittlerweile hat sich bei den Laserschneidanlagen ein modularer Aufbau durchgesetzt. So können je nach Industrieprozess und der vorliegenden Anwendung beliebige Zusatzfunktionen wie eine automatisierte Teilebeschickung oder Materialentsorgung mitintegriert werden. Weiterhin müssen auch die Prozessparameter der Anlage selbst auf die jeweilige Applikation bzw. auf das zu trennende Material angepasst werden. So sind die Stellgrößen wie Pulsdauer, Pulsenergie sowie Wellenlänge individuell abzustimmen. Damit können am Ende nahezu jede Art von metallischen sowie nichtmetallischen Materialien getrennt werden. Dazu zählen beispielsweise Leichtmetalle, verschiedene Stahlsorten, keramische Werkstoffe, Kunststoffe, Glas oder Dieelektrika.
Das thermische Laserschneiden für die Industrie und die damit verbundenen Ablationsprozesse des Materials beruhen auf zwei parallel ablaufenden Teilvorgängen. Dabei wird die benötigte Energie zunächst über einen gebündelten, an der Schnittkante absorbierten Laserstrahl in das Material eingebracht. Der Laserstrahl selbst stammt dabei meist aus einem Festkörper- oder CO2-Laser (Gaslaser). Beim Festkörperlaser wird dieser entweder über Lichtleitkabel oder beim CO2-Laser über Umlenkspiegel zur Fokussieroptik bzw. den Bearbeitungskopf an die jeweilige Bearbeitungsstelle geführt. Die Fokussieroptik ist dabei für die Bündelung des Laserstrahls verantwortlich und sorgt so für die zum eigentlichen Laserschneiden erforderliche Laserintensität. Die konzentrisch zum Laser bzw. Fokussieroptik angeordnete Schneiddüse sorgt dafür, dass das Prozessgas (Blasgas) zur Schnittkante gelangt. Dabei schützt es die Fokussieroptik vor Materialspritzern und Dämpfen und treibt weiterhin den beim Schneiden abgetragenen Werkstoff aus der Schnittfuge. Der abgetragene Fugenwerkstoff weist je nach erreichter Prozesstemperatur und eingesetztem Blasgas unterschiedliche Aggregatszustände auf. So kann er flüssig, gasförmig oder sogar als Oxidationsprodukt anfallen. Beim Laserstrahlbrennschneiden beispielsweise dient Sauerstoff als Prozessgas. Durch dessen Einsatz wird das Abbrennen des Grundwerkstoffes in der Schnittfuge signifikant unterstützt und somit auch der Schneidvorgang effektiv beschleunigt. Daher eignet sich dieses Laserschneidverfahren vor allem für besonders harte und dicke Werkstoffe.
