Das Prinzip des Laserschneidens
Laserschneiden ist ein berührungsloses Bearbeitungsverfahren. Sein Funktionsprinzip basiert auf der Schneidwirkung eines Laserstrahls mit hoher Energiedichte. Mithilfe des Fokussiersystems wird ein hochenergetischer Punkt auf der Werkstückoberfläche erzeugt. Das vom Laserstrahl bestrahlte Werkstück erhitzt sich rasch auf Verdampfungstemperatur und bildet so einen Hohlraum. Anschließend wird die Fokussierposition des Strahls durch das Servosystem bewegt, um eine extrem schmale Schnittfuge zu erzeugen. LaserschneidverfahrenDer Vorgang umfasst im Wesentlichen die folgenden Schritte:
Laserstrahlerzeugung: Der Laser in einer Laserschneidmaschine erzeugt einen Laserstrahl hoher Intensität, der üblicherweise durch Anregung eines spezifischen Mediums wie CO2, Nd:YAG oder einer optischen Faser erreicht wird.
Strahlfokussierung: Der Laserstrahl wird durch eine Reihe optischer Komponenten (wie Spiegel und Linsen) geführt und fokussiert, wodurch ein extrem kleiner Brennpunkt auf der Materialoberfläche entsteht. Die Laserenergiedichte in diesem Brennpunkt ist extrem hoch.
Materialerwärmung und -verdampfung: Wird ein Laserstrahl hoher Energiedichte auf die Oberfläche eines Materials gerichtet, absorbiert dieses innerhalb kürzester Zeit eine große Energiemenge und erhitzt sich rasch bis zum Schmelz- oder Verdampfungspunkt. Die lokale Temperatur des Materials kann mehrere Tausend bis Zehntausende Grad Celsius erreichen.
Beim Laserschneiden müssen Hilfsgase (wie Sauerstoff, Stickstoff oder Druckluft) koaxial zum Laserstrahl ausgestoßen werden. Diese Gase erfüllen drei Hauptfunktionen: Sie entfernen geschmolzenes oder verdampftes Material und tragen zur Ausbildung der Schnittfuge bei. In manchen Fällen, beispielsweise beim Schneiden von Stahl mit Sauerstoff, fördert Sauerstoff Verbrennungsreaktionen, erhöht die Schneidleistung, wirkt kühlend, reduziert die Wärmeeinflusszone und sorgt für eine saubere und präzise Schnittkante.
Materialschneiden: Durch die Bewegung des Laserstrahls und des Hilfsgases wird das Material kontinuierlich aufgeschmolzen und abgetragen, wodurch eine schmale Schnittfuge entsteht. Dieser Prozess wird von einem CNC-System (Computer Numerical Control) gesteuert, um sicherzustellen, dass das Material entlang der voreingestellten Bahn und Form geschnitten wird.
Schnittwegsteuerung: Der gesamte Schneidprozess wird von einem Computerprogramm gesteuert. Laserschneidkopf bewegt sich entlang der vorgegebenen Bahn, um den Schnitt der gewünschten Form abzuschließen.
Das Laserschneiden wird aufgrund seiner hohen Präzision, hohen Geschwindigkeit, Flexibilität und breiten Materialanwendbarkeit häufig bei der hochpräzisen Bearbeitung verschiedenster Materialien wie Metalle, Kunststoffe, Holz, Porzellan, Glas und Verbundwerkstoffe eingesetzt.