Lektion 6.2TrennenKapitel 6 · Trennen und nichtkonventionelle Bearbeitung

Laserschneiden

Gebündeltes Licht schmilzt oder verdampft einen schmalen Schnitt

Beim Laserschneiden wird mit einem gebündelten Lichtstrahl, der eine schmale Linie durch das Material schmilzt, eine Form in flachem Material nachgezeichnet. Viele Metallhalterungen, Gehäuseplatten und Acrylschilder beginnen so. Es braucht kein Werkzeug: Die Maschine schneidet direkt aus einer Zeichnungsdatei, sodass ein einzelnes Teil so einfach zu fertigen ist wie tausend.

Foto: EGU-Metall, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Laserschneidkopf über einem Blech, Seitenschnitt entlang des SchnittsDie Abbildung ist ein Seitenschnitt entlang des Schnitts: Der Kopf bewegt sich nach rechts und lässt die Schnittfuge hinter sich. Die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Den Strahl erzeugen. Eine Laserquelle wandelt Strom in einen intensiven, unsichtbaren Infrarotstrahl um. Faserlaser (der Strahl entsteht in einer Glasfaser) dominieren das Metallschneiden; CO2-Laser (der Strahl stammt aus einem Gasgemisch) sind bei Holz und Kunststoffen üblich.
Fokussieren. Ein Faserkabel (oder Spiegel beim CO2-Laser) trägt den Strahl zum Schneidkopf. Eine Linse bündelt ihn zu einem Fleck von einem Bruchteil eines Millimeters Breite.
Schmelzen. An diesem Fleck ist die Energie so konzentriert, dass das Material über seine ganze Dicke schmilzt oder teilweise verdampft.
Ausblasen. Ein Schneidgas strömt durch die Düse um den Strahl und bläst das geschmolzene Metall als Funken unten aus dem Schnitt. Sauerstoff verbrennt außerdem Stahl und liefert Wärme; Stickstoff hinterlässt eine saubere, blanke Kante.
Die Kontur abfahren. Eine CNC-Steuerung (Computerized Numerical Control) bewegt den Kopf entlang der Kontur und hinterlässt eine schmale Schnittfuge (den Schlitz, den der Schnitt bildet). Ein Sensor hält die Düse etwa 1 mm über dem Blech.

Die meisten Maschinen schneiden flaches Blech, das auf einem Bett aus spitzen Auflagelamellen liegt. Rohrlaser drehen ein Rohr unter dem Kopf, um Löcher, Schlitze und abgewinkelte Enden zu schneiden.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Baustahl und Edelstahl, Aluminium, Kupfer und Messing (Faserlaser); Holz, Acryl, Pappe, Stoff und Leder (CO2-Laser)
Typische Teile: Halterungen, Gehäuseplatten, Dichtungen, Schilder und Schriftzüge, flache Teile, auf einem Blech verschachtelt
Bauteilgröße: Flache Bleche meist bis 1,5 × 3 m oder 2 × 4 m; Stahl bis etwa 25 mm Dicke auf gängigen Maschinen
Präzision: Oft etwa ±0,1 mm
Oberfläche: Glatte Schnittfläche mit feinen senkrechten Linien; eine dünne Wärmeeinflusszone (ein Band, dessen Gefüge durch die Hitze verändert wurde)
Geeignete Losgröße: Von einem Teil bis zu großen Serien, ohne Werkzeug und mit automatischer Blechzuführung
Werkzeug- und Maschinenkosten: Kein bauteilspezifisches Werkzeug; Hobby-CO2-Schneider kosten einige tausend Dollar, industrielle Faserlasermaschinen einige hunderttausend
Geschwindigkeit: Zehn Meter pro Minute in dünnem Blech; etwa 1 m/min in 20 mm Stahl

Stärken und Grenzen

Stärken

Kein Werkzeug: jede 2D-Kontur direkt aus einer Zeichnungsdatei
Schmale Schnittfuge und feine Details, oft etwa ±0,1 mm
Schnell in dünnem Blech; Teile werden geschachtelt (dicht auf dem Blech gepackt), um Material zu sparen
Eine Maschine bearbeitet viele Metalle oder mit einer CO2-Quelle Holz und Kunststoffe

Grenzen

Meist flaches Blech und Rohr; dicke Platten sind langsam
Die Hitze hinterlässt eine dünne veränderte Zone und kann dünne Teile verziehen
Glänzendes Kupfer und Messing brauchen Faserlaser und Sorgfalt
Manche Kunststoffe, etwa PVC, setzen giftiges Gas frei und dürfen nicht lasergeschnitten werden

Wo es eingesetzt wird

BlechbearbeitungsbetriebeHalterungen, Platten, Maschinenschutzgitter, Einzelteile
AutomobilbauPrototypen von Karosserieteilen, Beschnitt umgeformter Teile mit 5-Achs-Lasern, Abgasteile
Maschinenbau und LandwirtschaftRahmen, Flansche, Knotenbleche, Montageplatten
Architektur und SchilderDekorative Fassadengitter, Schriftzüge, Treppenteile
ElektronikEdelstahl-Lotpasten-Schablonen, dünne Abschirmteile
Maker und DesignAcryl-Displays, Sperrholzmodelle, Lederwaren

So erkennen Sie es

Sehr feine, regelmäßige senkrechte Linien (Riefen) auf der Schnittfläche und eine scharfe, rechtwinklige Kante.
Winzige Stege oder Kerben an der Kante: Mikroverbindungen, kleine Brücken, die Teile im Blech halten und später abgebrochen werden.
Eine kleine Einstichmarke, wo jeder Schnitt begann und der Strahl zuerst durchbrannte, oft knapp neben der endgültigen Kontur.
Bei Holz eine gebräunte, leicht verkohlte Kante; bei Acryl eine glänzende, flammpolierte Kante.

Im Vergleich mit

Plasmaschneiden6.3günstiger und schneller bei dicken Stahlplatten, aber mit breiterer Schnittfuge und einer raueren, leicht schrägen Kante.Wasserstrahlschneiden6.4überhaupt keine Wärme, schneidet Stein, Glas und sehr dickes Metall, ist aber langsamer.Stanzen6.1schneller für viele identische Löcher in dünnem Blech, aber jede Form braucht ein eigenes Werkzeug.

Ansehen

Ponoko Laser Cutting · Die Teile eines Laserschneiders, einfach erklärt

Small Things · Warum gebündeltes Licht Stahl schmelzen kann

TRUMPF Inc. · Ein Faserlaser schneidet 25-mm-Platte, samt Funken

Ray Frith · Alltägliches Schneiden von 3-mm-Blech in der Werkstatt

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Laserschneiden — Fotos von Laserschneidköpfen und geschnittenen Teilen, mit Prozessdaten
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Eine Linse bündelt den Strahl zu einem winzigen Fleck, der eine Linie durch das Material schmilzt.
Das Schneidgas bläst die Schmelze aus; Sauerstoff liefert Wärme, Stickstoff hält die Kante sauber.
Kein Werkzeug und etwa ±0,1 mm: der Standard für flache Teile in dünnem bis mittlerem Blech.