Anwendungen des Laserschneidens in modernen Industrien

Die Anwendungsbereiche des Laserschneidens reichen heute von Automobilhalterungen und Luft- und Raumfahrtpaneelen bis hin zu Elektrogehäusen, Acrylschildern und Verpackungsprototypen. Das Verfahren ist weit verbreitet, da es komplexe Formen, kleine Produktionsserien und häufige Designänderungen ohne spezielle Schneidwerkzeuge ermöglicht.

Die optimale Konfiguration hängt weiterhin vom jeweiligen Auftrag ab. Material, Dicke, Bauteilgröße, Kantenqualität und Tagesleistung spielen eine entscheidende Rolle. Dynalasers empfiehlt daher, vor der Auswahl laserbasierter Produktionsanlagen Tests an realen Bauteilen durchzuführen.

Was ist Laserschneiden?

Was ist Laserschneiden ? Es ist ein computergesteuerter Prozess, bei dem ein fokussierter Laserstrahl einem programmierten Pfad folgt und das Material durch Schmelzen, Verbrennen oder Verdampfen trennt.

Ein Hilfsgas entfernt das geschmolzene Material aus dem Schnittbereich. Je nach Anwendung verwenden die Hersteller Sauerstoff, Stickstoff oder Druckluft.

Da beim Laserschneiden keine physische Klinge an das Werkstück angelegt wird, eignet es sich gut für kleine Löcher, schmale Schlitze, komplexe Profile und empfindliche Materialien.

Die Laserleistung ist nur ein Teil des Ergebnisses. Schnittgeschwindigkeit, Fokusposition, Düsenausrichtung, Gasdruck, Ebenheit des Blechs und Oberflächenbeschaffenheit beeinflussen die fertige Schnittkante.

Gängige Anwendungen beim Laserschneiden

Die Haupteinsatzgebiete des Laserschneidens variieren je nach Branche. Ein Baustofflieferant konzentriert sich möglicherweise auf die Blechdicke und die Blechgröße, während ein Elektronikhersteller eher Wert auf kleine Öffnungen und geringe Wärmeverformung legt.

Diese Anwendungen von Laserschneidmaschinen nutzen zwar den gleichen Grundprozess, aber ihre Ausrüstung, Qualitätskontrollen und Produktionsprioritäten sind oft sehr unterschiedlich.

Wichtigste industrielle Anwendungen des Laserschneidens

Die meisten industriellen Anwendungen des Laserschneidens betreffen Bleche, Rohre, Platten und Präzisionsbauteile. Es ist besonders nützlich, wenn sich ein Design zu häufig ändert, um den Einsatz spezieller Werkzeuge oder Stempel zu rechtfertigen.

Laserschneiden für die Automobilindustrie

Das Laserschneiden im Automobilbereich wird für Karosserieteile, Fahrgestellhalterungen, Hitzeschilde, Abgasanlagenteile und Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge eingesetzt.

Der größte Vorteil liegt in der Flexibilität. Bei Designänderungen lässt sich das Schneidprogramm aktualisieren, ohne dass neue Werkzeuge angefertigt werden müssen. Dies ist besonders nützlich für Prototypen, Ersatzteile, Modellaktualisierungen und Kleinserien.

In größeren Fabriken ist der Laser selbst nur ein Teil der Produktivität. Be- und Entladen, Sortieren von Teilen und Abfallentsorgung können einen ebenso großen Einfluss auf den Ausstoß haben.

Laserschneiden für die Luft- und Raumfahrtindustrie

Beim Laserschneiden für die Luft- und Raumfahrtindustrie werden häufig Titan, Aluminium, Edelstahl und hitzebeständige Legierungen verwendet.

Typische Bauteile sind Halterungen, Kanäle, Unterlegscheiben, Paneele und dünnwandige Komponenten. Hohe Präzision beim Laserschneiden ist wichtig, aber Zulieferer der Luft- und Raumfahrtindustrie müssen auch die Rückverfolgbarkeit der Materialien, die Gasqualität, die Wärmeeinflusszonen und die Prüfprotokolle berücksichtigen.

Ein sauber aussehender Schnitt ist nicht immer ein akzeptabler Schnitt. Der Prozess muss über mehrere Chargen hinweg stabil bleiben.

Laserschneiden für die Bauindustrie

Laserschneiden für Bauprojekte umfasst sowohl strukturelle als auch dekorative Arbeiten.

Grundplatten, Verbindungsplatten, Träger und Stahlprofile werden üblicherweise unter Berücksichtigung von Produktivität und Maßgenauigkeit zugeschnitten. Bei Fassaden, Toren, Sichtblenden, Geländern und Innenverkleidungen liegt der Fokus hingegen stärker auf der sichtbaren Kantenqualität und detaillierten Mustern.

Der Arbeitsbereich stellt eine weitere praktische Einschränkung dar. Eine Maschine mag zwar genügend Leistung für das Material haben, aber dennoch zu klein für handelsübliche Bauplatten sein.

Laserschneiden für die Energieindustrie

Zu den Anwendungen im Bereich des Laserschneidens in der Energiewirtschaft gehören Schaltschränke, Batterieträger, Solarmontagesysteme, Windkraftanlagen, Wärmetauscherteile und Komponenten für die Stromverteilung.

Stahl und Edelstahl sind gängig, aber auch Kupfer und Aluminium kommen häufig vor. Diese Materialien leiten Wärme schnell und können Laserenergie reflektieren.

Für das Laserschneiden von Kupfer und Aluminium sind ein stabiler Fokus, die passende Lasertechnologie und die richtige Gasauswahl entscheidend. Der Schnitt muss zudem für den nächsten Bearbeitungsschritt geeignet sein, sei es Biegen, Schweißen, Beschichten oder Montieren.

Elektronik und elektrische Ausrüstung

Laserschneiden wird häufig für Schalttafeln, Gehäuse, Lüftungsschlitze, Abschirmabdeckungen und Stromschienen eingesetzt.

Diese Bauteile weisen oft viele kleine Öffnungen für Displays, Schalter, Anschlüsse, Lüfter und Kabel auf. Eine digitale Schneidedatei lässt sich schnell ändern, was wesentlich praktischer ist als die Herstellung einer neuen Stanzung für jedes Panel-Layout.

Dünnes Blech erfordert eine sorgfältige Wärmeregulierung. Das Schneiden zu vieler nahe beieinander liegender Merkmale in einem Arbeitsgang kann zu Verformungen führen.

Kreative und kommerzielle Anwendungen

Nicht jede Anwendung betrifft die industrielle Metallverarbeitung. CO₂-Systeme werden häufig für Acrylschilder, Holzprodukte, Lederwaren, Textilmuster, Verpackungsmuster, Architekturmodelle und personalisierte Geschenke verwendet.

Das Laserschneiden ist auch bei der Prototypenentwicklung nützlich. Designer können Abmessungen und Montage mit Karton, Sperrholz, Acryl, Schaumstoff oder dünnem Metall testen, bevor sie in Formen oder Produktionswerkzeuge investieren.

Anwendungen des Laserschneidens nach Material

Unterschiedliche Werkstoffe reagieren beim Laserschneiden unterschiedlich auf Hitze. Das Material beeinflusst die Schnittgeschwindigkeit, die Schnittkantenbeschaffenheit, den Gasverbrauch, die Rauchentwicklung und den Nachbearbeitungsaufwand.

Metallindustrie

Faserlaser werden häufig für Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium, Messing, Kupfer und Titan eingesetzt.

Beim Laserschneiden von Edelstahl wird häufig Stickstoff verwendet, wenn eine saubere, oxidfreie Schnittkante erforderlich ist. Kohlenstoffstahl kann für höhere Geschwindigkeiten mit Sauerstoff geschnitten werden, allerdings entsteht dabei eine Oxidschicht.

Messing und Kupfer erfordern geeignete Ausrüstung, da sie Laserenergie reflektieren. Auch beim Laserschneiden von Titan ist eine sorgfältige Gaskontrolle notwendig, um Oxidation zu vermeiden.

Die maximale Materialstärke sollte nicht das einzige Leistungskriterium sein. Eine Maschine kann zwar dicke Platten schneiden, aber dabei starke Schlacke, raue Kanten oder eine unpraktikable Zykluszeit hinterlassen.

Nichtmetalle

CO₂-Laser werden häufig für Acryl, Holz, Pappe, Leder, Textilien, Gummi, Schaumstoff und ausgewählte Kunststoffe verwendet.

Acryl ermöglicht eine glatte Kante, während Holz normalerweise eine gewisse Verdunkelung aufweist. Bestimmte Stoffe können in einem Arbeitsgang zugeschnitten und die Kanten versiegelt werden.

Die Materialidentifizierung ist unerlässlich. Einige Kunststoffe setzen beim Laserschneiden giftige oder korrosive Dämpfe frei und sollten erst verarbeitet werden, wenn ihre Zusammensetzung und die Anforderungen an die Absaugung bekannt sind.

Faserlaser- vs. CO₂-Laserschneiden

Die bessere Option hängt vom üblichen Arbeitsaufkommen ab. Nicht jeder Lasertyp ist automatisch für jedes Material geeignet.

Beim Laserschneiden von Metallblechen mit Faserlaser im Vergleich zu CO2-Laserlasern ist die Faserlasertechnik in der Regel die praktischere Wahl, insbesondere bei dünnen und mitteldicken Metallen.

CO₂ bleibt nützlich, wenn Acryl, Holz, Leder, Textilien oder Karton einen großen Teil des Arbeitsaufkommens ausmachen.

Was macht eine Anwendung für das Laserschneiden geeignet?

Dass ein Material technisch schneidbar ist, bedeutet nicht automatisch, dass Laserschneiden die beste Produktionsmethode ist. Die Entscheidung sollte alle Aspekte berücksichtigen: Schnittkantenqualität, Bauteilgeometrie, Volumen, Betriebskosten und Weiterverarbeitung.

Dicke und Kantenqualität

Die Materialdicke beeinflusst Geschwindigkeit, Gasverbrauch, Rauheit, Schnittfugenbreite und Schlackenbildung. Rost, Beschichtungen, Schutzfolien und mangelnde Planheit des Blechs können das Ergebnis ebenfalls verändern.

Allgemeine Dickentabellen sind für einen ersten Vergleich nützlich, aber bei Produktionstests sollten die tatsächliche Materialgüte, der Oberflächenzustand und das vorgesehene Hilfsgas berücksichtigt werden.

Toleranzen und Schnittfuge

Die veröffentlichten Toleranzen für Laserschnitte spiegeln in der Regel kontrollierte Testbedingungen wider. Die reale Produktion wird jedoch auch durch Maschinenkalibrierung, Materialbewegung, Wärmeentwicklung und Teilegröße beeinflusst.

Wichtige Faktoren, die die Schnittfuge beim Laserschneiden beeinflussen, sind:

• Fokusposition
• Schnittgeschwindigkeit
• Materialstärke
• Düsenausrichtung
• Unterstützungsgasdruck

Die Schnittfugenkompensation ist besonders wichtig für Schlitze, Laschen, Presspassungsteile und kleine interne Merkmale.

Produktionsvolumen

Laserschneiden eignet sich für Prototypen, gemischte Chargen, komplexe zweidimensionale Profile und Produkte, die sich regelmäßig ändern.

Es ist nicht immer das kostengünstigste Verfahren. Stanzen kann bei sehr hohen Stückzahlen einfacher Teile wirtschaftlicher sein, während Plasma- oder Wasserstrahlschneiden für bestimmte dickere Materialien besser geeignet sein kann.

Sicherheit und Gewinnung

Wirksame Sicherheitsrichtlinien für das industrielle Laserschneiden sollten mehr als nur die Laserstrahlung umfassen. Werkstätten müssen auch den Umgang mit Dämpfen, Feuer, Druckgasen, heißen Teilen, scharfen Kanten und beweglichen Maschinen beherrschen.

Vor Beginn des Schneidvorgangs müssen die Bediener sicherstellen, dass das Material zugelassen ist, die Absaugung funktioniert, die Filter geeignet sind und die Brandschutzeinrichtungen vorhanden sind. Schneidrückstände müssen regelmäßig entfernt werden.

Fazit

Die effektivsten Laserschneidanwendungen sind jene, die Material, Teilekonstruktion, Qualitätsanforderungen und Produktionsvolumen optimal aufeinander abstimmen. Dieselbe Technologie kann sowohl in einem großen Automobilwerk als auch in einer kleinen Werbetechnikfirma eingesetzt werden, die Anforderungen an Ausrüstung und Prozesse unterscheiden sich jedoch.

Reale Materialtests sind nach wie vor die beste Methode, um die Eignung zu beurteilen. Dynalasers unterstützt Fertigungs- und Wartungsteams zudem mit praktischen, handgeführten Laserschweiß- und Laserreinigungslösungen.

Häufig gestellte Fragen

Welche Dateiformate werden für das Laserschneiden verwendet?

DXF und DWG sind gängige Formate für technische Zeichnungen. SVG, AI, EPS und PDF werden häufig für Beschilderungen und Dekorationsarbeiten verwendet. Bitmap-Bilder müssen in der Regel in Vektorpfade umgewandelt werden, bevor sie eine präzise Schnittkontur definieren können.

Welche Software wird zum Laserschneiden benötigt?

CAD-Software erstellt die Bauteilgeometrie, während CAM-Software die Zeichnung in einen Bearbeitungsweg umwandelt. Nesting-Software ordnet die Teile auf dem Blech an, um Verschnitt zu reduzieren. Die gewählte Software muss zudem mit der Maschinensteuerung kompatibel sein.

Können lasergeschnittene Teile gebogen oder geschweißt werden?

Die meisten lasergeschnittenen Metallteile lassen sich biegen, schweißen, beschichten und montieren. Allerdings können Schlacke, Oxidschichten und Wärmeeinwirkungen die weiteren Bearbeitungsschritte beeinträchtigen. Biegezugaben, Schweißspalte, Positionierungsnasen und die Oberflächenbeschaffenheit sollten daher bereits bei der Konstruktion berücksichtigt werden.

Welche lasergeschnittenen Produkte werden üblicherweise verkauft?

Zu den beliebten Produkten gehören Schilder, Dekorplatten, Modellbausätze, Schmuck, Verpackungseinlagen, Untersetzer und personalisierte Geschenke. Der Gewinn hängt von den Materialkosten, der Bearbeitungszeit, der Endbearbeitung, dem Versand, dem Wettbewerb und der Originalität des Designs ab.

Wie sollten kleine Löcher gestaltet sein?

Kleine Bohrungen sollten entsprechend der Materialstärke und den Bearbeitungsmöglichkeiten dimensioniert werden. Sehr kleine Strukturen können sich verjüngen oder unvollständig werden. Konstrukteure sollten außerdem Schnittfugenausgleich, Einlaufposition, Teileabstand und lokale Wärmeentwicklung berücksichtigen.