Beim Metallschneiden wird überschüssiges Material entfernt und entsprechend den spezifischen Anforderungen geformt. Metall ist ein grundlegender Rohstoff in verschiedenen Branchen und muss geformt und geschnitten werden, bevor es effektiv genutzt werden kann. Obwohl viele verschiedene Metallarten sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, sind sie im Allgemeinen sehr langlebig und robust. Das Schneiden von Metall ist eine Herausforderung, daher erfordert die Formgebung spezielle Werkzeuge und Technologien. Eine der gängigsten Methoden zum Metallschneiden verwendet Laser, um ein sauberes und präzises Ergebnis zu erzielen. Wir untersuchen, wie Laser Metall schneiden und welche Stärken und Schwächen diese Methode hat.
Metallschneideverfahren
Es gibt verschiedene Methoden zum Schneiden von Metall, mit Laser schneiden ist nur eine davon. Metallschneideverfahren lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen:
Mechanisch
Mechanische Metallschneideverfahren sind das Abtragen, Schneiden oder Formen von Metall mit scharfen Werkzeugen und Kraft. Bei diesem Verfahren werden Klingen, Sägen, Scheren und Fräsen eingesetzt, um die gewünschte Form zu erzielen. Auch das Wasserstrahlschneiden ist ein mechanisches Verfahren zum Metallschneiden, da es die Kraft von Wasser und abrasiven Substanzen nutzt, um das Metall zu bearbeiten und zu schneiden.
Thermische
Wie der Name schon sagt, nutzen thermische Metallschneideverfahren Hitze zum Schneiden. Durch Hitze wird das Metall zum Schmelzen gebracht, sodass es entsprechend geformt werden kann. Laser sind die am häufigsten verwendete Form thermischer Metallschneideverfahren. Laser verwenden einen starken Lichtstrahl, der die Hitze gezielt auf einen Bereich richtet und so ein präzises Ergebnis erzielt.
Wie schneiden Laser Metall?
Laser ist die Abkürzung für „Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung“. Anders ausgedrückt: Laser nutzen Energie, meist Strom, und wandeln diese in Licht- und Wärmeenergie um, die gezielt für maximale Wirkung abgegeben wird. Laser schneiden Metall durch intensive Hitze, um das Metall so zu erhitzen, dass es leicht entfernt werden kann. Die meisten Laserschneider zum Schneiden von Metall verwenden Gasdüsen, um das abgetragene Material zu entfernen und eine saubere Oberfläche zu erzielen.
CNC-Laserschneidmaschinen (Computerized Numerical Control) werden in den meisten Branchen eingesetzt. CNC-Bearbeitung kombiniert die Automatisierung und Präzision von Computern mit der Leistung und Effizienz von Lasern für qualitativ hochwertige Ergebnisse.
Für das Laserschneiden geeignete Metalle
Laserschneiden scheint aufgrund seiner Präzision und Schnelligkeit die beste Methode zum Metallschneiden zu sein. Die Eignung des Laserschneidens hängt jedoch stark von der Art des zu schneidenden Metalls ab. Laser eignen sich ideal zum Schneiden von Metallen mit geringer Reflektivität wie Edelstahl, Titan und Kohlenstoffstahl.
Metalle mit hoher Reflektivität eignen sich hingegen nicht zum Laserschneiden. Metalle wie Aluminium, Messing und Kupfer sind nicht für das Laserschneiden geeignet. Die hohe Reflektivität polierter Metalle führt dazu, dass das Laserlicht zurück zur Lasermaschine reflektiert wird. Dies kann zu einer Überhitzung und Beschädigung der Maschine führen. CNC-Laserschneidmaschinen können beim Schneiden hochreflektierender Metalle überhitzen und funktionieren nicht richtig.
Arten des Laserschneidens
Zum Schneiden können verschiedene Lasertypen verwendet werden. Manche eignen sich besser zum Schneiden von Metallen als andere. Dazu gehören:
Faserlaser
Faserlaser nutzen Glasfaserkabel zur Stromerzeugung. Der 2008 entwickelte Faserlaser nutzt modernste Technologie für kostengünstige und effiziente Ergebnisse. Faserlaser eignen sich zum Schneiden verschiedenster Materialien, selbst hochreflektierender Metalle.
CO2 Laser
Getreu seinem Namen ist CO2 Laser verwenden Kohlendioxid zur Erzeugung eines Laserstrahls. Dieser Lasertyp ist ineffizient, da der Großteil seiner Energie verschwendet wird. Deshalb CO2 Laser werden hauptsächlich für nichtmetallische Materialien verwendet, können aber auch Metall schneiden.
YAG Laser
Auch als Kristallschneiden bekannt, wird ein Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall (YAG) verwendet, um jedes Material mit hoher Präzision zu schneiden. YAG-Laser sind Festkörperlaser. Beim CNC-Schneiden kommen meist Faserlaser oder YAG-Laser zum Einsatz.
Vorteile der Verwendung von Lasern zum Schneiden von Metallen
Hier sind einige Gründe, warum sich Laser am besten zum Schneiden von Metallen eignen:
Genauigkeit
Laser arbeiten hochpräzise. Der ausgestrahlte Lichtstrahl ist sehr fein und präzise, wodurch sich Laser perfekt zum Schneiden komplexer Muster oder zum Bohren winziger Löcher eignen. CNC-Bearbeitung erhöht diese Genauigkeit durch Automatisierung der Steuerung.
Flexibilität
Laser können jede beliebige Form schneiden und eignen sich für eine Vielzahl von Materialien. Von geraden Linien und Kurven bis hin zu aufwendigeren Designs – Laser können jede beliebige Form schneiden.
Reduzierter Abfall
Präzision beim Schneiden bedeutet, dass sehr wenig Abfall entsteht. Laser erhitzen einen sehr gezielten Bereich und bewahren so die Integrität des restlichen zu schneidenden Materials.
Einfache Wartung
CNC-Laserschneidmaschinen erfordern nur minimalen Wartungsaufwand. Regelmäßige Wartung und rechtzeitige Reparaturen sorgen dafür, dass die Maschine lange in einwandfreiem Zustand bleibt.
Betriebssicherheit
Der Betrieb von Lasern ist sicher und nahezu gefahrlos. Insbesondere beim CNC-Schneiden ist jeglicher menschlicher Kontakt mit dem Laser oder dem zu schneidenden Material ausgeschlossen. Lasermaschinen sind sicher in der Bedienung.
Einschränkungen beim Einsatz von Lasern zum Schneiden von Metallen
Trotz ihrer Vorteile sind Laserschneidmaschinen nicht völlig fehlerfrei. Hier sind einige Einschränkungen von CNC-Laserschneidmaschinen:
Leistungsschwankungen je nach Material
Die Ergebnisse des Laserschneidens hängen stark von der Art und Dicke des zu schneidenden Materials ab. Laser sind beispielsweise nicht die beste Wahl zum Schneiden von Metallen, die Licht reflektieren.
Hohe Ausrüstungs- und Betriebskosten
Laser werden ständig verbessert und nutzen neueste Technologien. Das bedeutet jedoch, dass bestehende Laser schnell veralten und neu entwickelte Laser zu teuer sind. Die Anschaffung der neuesten Version ist kostspielig, und die Schulung des Personals zur Bedienung der neuen Geräte erfordert zusätzliche Investitionen.
Hoher Energieverbrauch
Laser verbrauchen viel Energie. Sie wandeln elektrische Energie in Licht- und Wärmeenergie um. Je stärker der Laser, desto mehr Energie benötigt er für seinen Betrieb, was die Energiekosten in die Höhe treibt.
Metallschneiden mit Lasern
Laser gehören zu den besten Methoden zum Metallschneiden. Sie sind einfach zu bedienen, effizient, vielseitig und präzise. Zwar haben Laser auch ihre Grenzen, doch trotz dieser bieten sie die beste Lösung zum Metallschneiden. Laser sind in industriellen Umgebungen, in denen Metall geschnitten wird, unverzichtbar geworden.
