Laserschneiden ist ein thermischer Prozess mit vielen Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der industriellen Fertigung. Laserschneidmaschinen sind in der Lage, selbst bei komplexen Formen Bleche schnell zu gravieren und zu schneiden, und ermöglichen hochwertige Oberflächen.
In diesem Wiki-Artikel widmen wir uns dem Laserschneidprozess, den Techniken und den Schneidgasen, einschließlich Stickstoff, Sauerstoff, und Druckluft, um Ihnen die Funktionsweise und Vorteile des Verfahrens nahezubringen.
Beim Laserschneiden handelt es sich um ein Verfahren, bei dem ein Hochleistungslaser optisch per CNC (Computer Numerical Control) gesteuert wird, um Materialien zu schneiden. Dieser Prozess wird in verschiedenen Branchen eingesetzt – darunter in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, in der Elektronik und in der Medizin – um Materialien wie Metalle, Kunststoffe, Keramik, Holz, Stoffe und Papier zu schneiden.
Beim Laserschneiden wird ein konzentrierter Laserstrahl verwendet, um Material in einem festgelegten Bereich mithilfe eines koaxialen Gasstrahls zu schmelzen und eine Schnittfuge zu erzeugen. Der Laserstrahl selbst bleibt von Gas unbeeinflusst, dieses kann jedoch Materialien effektiv verbrennen, schmelzen oder verdampfen, während dabei entstehende Verunreinigungen weggeblasen werden können, wodurch eine hochwertige Oberfläche an der Schnittkante gewährleistet wird.
Das Laserschneiden kann auch zum Schweißen und Gravieren verwendet werden. Die drei wichtigsten Laserschneidtechniken sind CO2-Laser, Neodym-Laser (Nd) und Neodym-Yttrium-Aluminium-Granat-Laser ((Nd:YAG). Die Art des verwendeten Lasers kann Einfluss auf die Laserleistung haben. Zu den Vorteilen des Laserschneidens gehören Präzision, Genauigkeit, reduzierte Kontamination und einfachere Handhabung. Insbesondere Faserlaser sind für ihre überragende Präzision beim Schneiden bekannt. Einer der Hauptvorteile von Faserlasern besteht darin, über lange Distanzen eine gleichbleibende Strahlqualität zu liefern, die ein gleichmäßiges Schneiden durch verschiedene Materialien und Stärken ermöglicht. Diese Konsistenz sorgt für eine überragenden Kantenqualität und minimiert die Notwendigkeit der Nachbearbeitung.
Laserschneidmaschinen leiten einen leistungsstarken Laserstrahl durch die Optik und richten ihn auf das zu schneidende Material. Der Laserstrahl wird durch eine Linse fokussiert und auf das Material projiziert, wodurch es in einem bestimmten Bereich schmilzt oder verdampft, da die Temperatur sehr schnell ansteigt. Das Material wird dann durch einen koaxialen Gasstrahl entfernt, der das geschmolzene Material abbläst und eine Schnittfuge hinterlässt. Der Gasstrahl hilft auch, das Material zu kühlen und zu verhindern, dass es sich verzieht oder verformt. Die Laserschneidmaschine wird durch ein CNC-System (Computer Numerical Control) gesteuert, das die Präzision und Genauigkeit während des Schneidprozesses gewährleistet.
Schneidgase werden beim Laserschneiden verwendet, um die Qualität und Effizienz des Schneidevorgangs zu verbessern. Das Schneidgas hilft dabei, das geschmolzene Material zu entfernen und zu verhindern, dass es auf der Oberfläche wieder erstarrt. Außerdem hilft es, das Material zu kühlen, damit es sich nicht verzieht oder verformt. Die am häufigsten verwendeten Schneidgase beim Laserschneiden sind Stickstoff, Sauerstoff und Druckluft.
Stickstoff ist dank seiner inerten Eigenschaften das am häufigsten verwendete Schneidgas beim Laserschneiden. Es wird verwendet, um eine hochwertige Leistung des Lasers zu gewährleisten, insbesondere wenn ein Schnitt von hoher Qualität erforderlich ist. Stickstoff eliminiert Sauerstoff in der Luft und verhindert so, dass er mit dem heißen Metall reagiert. Das führt zu einem perfekten, glänzenden Schnitt ohne die Farbe des Materials zu beeinflussen (in Abhängigkeit von der Reinheit des verwendeten Stickstoffs). Dank des inerten Stickstoffgases kann der Laser in einer sauerstofffreien Umgebung betrieben werden, was ein Oxidieren der Schnittkanten verhindert. Stickstoff spielt zudem eine wichtige Rolle für niedrigere Kosten, eine höhere Schnittgeschwindigkeit und Produktivität, bessere Steuerung, höchste Effizienz, eine bedarfsgesteuerte Stickstoffzufuhr und eine Plug-and-Play-Lösung.
Sauerstoff wird beim Laserschneiden verwendet, um Materialien zu schneiden, die mit anderen Methoden schwer zu schneiden sind. Sauerstoff ist ein hochgradig reaktives Gas und verursacht eine exotherme Reaktion, indem die Leistung des Laserstrahls verstärkt wird, wodurch dickere Materialien geschnitten werden können. Sauerstoff reagiert mit dem zu schneidenden Material und erzeugt eine chemische Reaktion, die das Schmelzen und Verdampfen des Materials unterstützt. Je nach Material wird Sauerstoff auch verwendet, um die Schnittgeschwindigkeit zu erhöhen und die Kosten des Schneidvorgangs zu senken. Sauerstoff kann jedoch zu Oxidation führen, wodurch sich eine Kohlenstoffschicht an der Schnittkante bilden kann. Dies führt zu einer minderwertigen Produktoberfläche und Problemen bei der Haftung für alle auf der oxidierten Oberfläche aufgetragenen Beschichtungen oder Lacke. Aufgrund der hohen Reaktivität von Sauerstoff können keine sehr dünnen Scheiben erzielt werden.
Druckluft kann ebenfalls als Schneidgas beim Laserschneiden verwendet werden und eine schnellere und kostengünstigere Alternative darstellen. Allerdings erhält man damit keine sehr sauberen Schnittkanten, da Luft 21 % Sauerstoff enthält (normalerweise müssen diese Teile vor dem nächsten Schritt entgratet werden, was einen gewissen Mehraufwand erfordert). Diese Schnitte können für Teile eingesetzt werden, die später lackiert oder geschweißt werden, und bei denen die Farbe der Schnittkante keine Rolle spielt.
Die Reinheit des Schneidgases hängt von den Anforderungen des Kunden an das Endprodukt ab. Wir müssen jedoch Folgendes berücksichtigen:
Beachten Sie, dass durch eine Verringerung der Stickstoffreinheit die Kosten erheblich gesenkt werden.
Ja, es ist möglich, Ihr eigenes Schneidgas wie Stickstoff innerhalb der Anlage zu erzeugen. Durch die Integration eines Hochdruck-Gaserzeugungssystems in die Anlage können Unternehmen eine kontinuierliche Gasversorgung sicherstellen, die rund um die Uhr ständig verfügbar ist. Dieser Ansatz senkt nicht nur die Betriebskosten, sondern ermöglicht auch die vollständige Kontrolle über den Gasverbrauch. Darüber hinaus können Unternehmen so auf den Lkw-Transport verzichten und damit ihre CO2-Emissionen deutlich reduzieren, was zum Umweltschutz beiträgt.
Stickstoffgeneratoren sind für die Optimierung von Laserschneidprozessen unerlässlich und bieten eine Reihe praktischer Vorteile. Es gibt zwei Arten von Stickstoffgeneratoren, Membran- und PSA-Stickstoffgeneratoren (Druckwechseladsorption), die eine sehr hohe Reinheit ermöglichen.
Unternehmen, die Stickstoff für das Laserschneiden verwenden, können die Kosten erheblich senken, indem sie ihren eigenen Stickstoff erzeugen, wodurch der externe Bezug überflüssig wird. Diese interne Erzeugung gewährleistet auch eine bessere Kontrolle über die Stickstoffreinheit und garantiert eine gleichbleibende Qualität ohne Abhängigkeit von externen Lieferanten.
Darüber hinaus tragen Unternehmen durch die Erzeugung von Stickstoff vor Ort zur Nachhaltigkeit bei, indem sie die Transportemissionen reduzieren und die Abhängigkeit von herkömmlichen Stickstofferzeugungsmethoden minimieren. Insgesamt ist der Einsatz von Stickstoffgeneratoren eine pragmatische Wahl für Unternehmen, die bei Laserschneidprozessen die Effizienz und die Nachhaltigkeit erhöhen möchten.
Laserschneidmaschinen sind häufig auf Druckluft oder Gase für verschiedene Funktionen angewiesen, einschließlich des Betriebs des Lasers selbst. Hochdruckkompressoren und Booster liefern die erforderliche Druckluft oder Schneidgase wie Stickstoff für den Laserschneidprozess. Sie stellen eine konsistente und zuverlässige Energiequelle für den Laser dar und tragen zu einem stabilen und präzisen Schneidvorgang bei. Hochdruckkompressoren werden verwendet, um Gase wie Stickstoff oder Sauerstoff für die Unterstützung des Laserschneidens zu verdichten. Die Druckbeaufschlagung von Schneidgasen verbessert den Laserschneidprozess und ermöglicht die Zufuhr von Hochdruckgasen zum Schneidkopf für optimale Leistung.
Laserschneidsysteme umfassen häufig Hochdruckkompressoren oder Booster als Teil einer integrierten Lösung für eine optimierte und effiziente Einrichtung für Laserschneidanwendungen. Die Integration von Hochdruckkompressoren in Laserschneidsysteme bietet eine umfassende Lösung für Ihre industriellen Anforderungen.
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