Laserschneiden

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Das Laserschneiden wird in Industrie und Handwerk zur Fertigung komplexer Werkstücker immer dann eingesetzt, wenn kleine Toleranzen und gute Rautiefen vonnöten sind. Im Gegensatz zu anderen Verfahren, mit denen ein ähnliches Ergebnis erzielt werden könnte, wie Stanzen oder Fräsen arbeitet das Laserschneiden ohne mechanische Gewalteinwirkung und behält die atomare Struktur des Werkstücks weitgehend bei.

Funktionsprinzip

Im Wesentlichen handelt es sich beim Laserschneiden um ein thermisches Trennverfahren. Der Laserstrahl, meist ein Kohlenstoffdioxid-Laser, seltener ein Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser oder Faserlaser, erhitzt das zu bearbeitende Material, bis es den gewünschten Aggregatzustand erreicht hat. Dies kann entweder flüssig, wie beim Schmelzschneiden oder gasförmig, wie beim Sublimierschneiden sein. Eine Sonderform stellt das Laserstrahlbrennschneiden dar, bei dem zunächst das Material, in diesem Fall kann nur Stahl oder Eisen verwendet werden, über die Zündtemperatur erhitzt und durch Aufblasen eines leicht entzündlichen Gases, meist Sauerstoff, eine exothermische Reaktion hervorgerufen wird.

Je nach Verfahren lassen sich bestimmte Stoffe besser oder schlechter bearbeiten. Einerseits liegt dies an der Wärmeleitfähigkeit und der Schmelztemperatur der Materialien, andererseits aber vor allem an der Fähigkeit, die Laserstrahlen und damit die eingebrachte Energie, zu reflektieren. Das am schwersten zu schneidende Material ist Kupfer, das beispielsweise mit Kohlenstoffdioxidlasern nur schwer oder gar nicht bearbeitet werden kann. Hier empfiehlt sich der Einsatz eines Yttrium-Aluminium-Granat-Lasers, der in der Lage ist alle Materialien problemlos zu schneiden.

Einsatzgebiete

Das Laserstrahlschneiden wird vor allem bei der Be- und Verarbeitung von Eisen- und Nichteisenmetallen, Kunststoffen, Hölzern und Textilien eingesetzt. Typische Anwendungsgebiete sind zum Beispiel das genaue Zuschneiden von Scheiben in der Acrylglasverarbeitung für die Fahrzeugindustrie, die Fertigung von Maschinengehäusen in der Metallverarbeitungsindustrie, die Serien- und Massenfertigung von Normbauteilen und die Bearbeitung von Halbleiterscheiben in der Computer- und Elektronikindustrie.

Durch den Einsatz gut fokussierbarer Laser und der Entwicklung neuer Fertigungsverfahren kann das Laserschneiden heute auch bei der nicht trennenden Verarbeitung von empfindlichen Materialien wie Keramik, Glas oder gar Papier eingesetzt werden. So können mithilfe des Lasers beispielsweise Logos oder Schriftzüge graviert oder Verpackungen perforiert werden.

Vor- und Nachteile des Verfahrens

Das Laserschneiden ist eine wirtschaftlich günstige Methode zur Herstellung komplexer Bauteile, rentiert sich schon bei geringen Stückzahlen und liefert gute Ergebnisse, die nur eine geringe oder gar keine Nachbearbeitung erfordern. Ein besonderer Pluspunkt ist auch das Erreichen besonders geringer Toleranzen bis hin zur Fertigung von Passungen im Mikrometerbereich. Nachteilig sind allerdings der verhältnismäßig hohe Energiebedarf und die Anschaffungskosten der meist teuren Anlagen, die sich wohlmöglich erst nach mehreren Jahren amortisieren.

(Author: Alessandro Kelm)

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