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Hochgeschwindigkeitsschneiden von Dünnblechen mit dem Faserlaser

| Autor/ Redakteur: Dieter Bulling / Rüdiger Kroh

Für das dynamische Schneiden dünner Bleche bis 5 mm Dicke wurde eine Laserschneidanlage konzipiert. Als Werkzeug kommt ein Faserlaser zum Einsatz, alle bewegten Konstruktionsteile sind in Kohlefaser ausgeführt und den Antrieb übernehmen Linearmotoren.

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Bild 1: Weil alle bewegten Elemente aus Kohlefaser sind, zeichnet sich die Laserschneidanlage durch eine hohe Dynamik aus. Bild: Stiefelmeyer
Bild 1: Weil alle bewegten Elemente aus Kohlefaser sind, zeichnet sich die Laserschneidanlage durch eine hohe Dynamik aus. Bild: Stiefelmeyer
( Archiv: Vogel Business Media )

Höchste Genauigkeit bei maximaler Geschwindigkeit — darin besteht die zentrale Herausforderung beim Laserschneiden. Mit der Stiefelmayer effective steht eine effiziente Maschine zum genauen Hochgeschwindigkeitsschneiden von Dünnblechen zur Verfügung. Zur Realisierung komplexer Konturen kombiniert die Maschine erstmals drei innovative Techniken: Als Werkzeug kommt ein Faserlaser zum Einsatz, alle bewegten Konstruktionsteile sind in Kohlefaser (CFK) ausgeführt und den Antrieb übernehmen Linearmotoren.

Im Unterschied dazu sieht die Laserschneidmaschine heutzutage so aus: Die Gestelle und Funktionselemente sind in Stahl-Schweißkonstruktion ausgeführt. Bewegte Teile werden mit Spindeln oder Zahnstangen und nur selten mit Linearmotoren angetrieben. Als Werkzeuge werden CO2-Laser eingesetzt, um Materialien bis etwa 20 mm schneiden zu können.

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Viele Laserschneidmaschinen werden allerdings vorwiegend zum Schneiden von Teilen bis zu einer Dicke von 5 mm eingesetzt. Sind dann kleine Geometrien gefordert, die hohe Anforderungen an Dynamik und Genauigkeit stellen, stoßen Laserschneidmaschinen mit der beschriebenen Grundausstattung schnell an ihre Grenzen.

Faserlaser setzt sich in höheren Leistungsklassen nur allmählich durch

Faserlaser bieten im Vergleich zur CO2-Technik erhebliche Vorteile. Dennoch setzt sich diese Technik in den höheren Leistungsklassen erst allmählich durch. Ist die Maschine dezidiert auf die Dünnblechverarbeitung hin konstruiert, lassen sich die Stärken des Faserlasers konsequent nutzen:

  • Höhere Schnittgeschwindigkeiten: Faserlaser emittieren eine Wellenlänge von 1 μm und erzielen so in metallischen Werkstoffen eine hohe Absorption. Das bedeutet, die Wärme steht sofort dort zur Verfügung, wo sie benötigt wird. Bei einer sehr guten Strahlqualität verbessert sich der Prozesswirkungsgrad deutlich, woraus sich wiederum wesentlich höhere Schnittgeschwindigkeiten als bei CO2-Lasern ergeben.
  • Einfache und wartungsfreie Strahlführung: Weitere Vorteile ergeben sich durch die Führung der Laserenergie. Vom Resonator bis zum Bearbeitungskopf wird die Ener-gie einfach und genau durch eine Glasfaser geführt, auch bei hohen Schnittgeschwindigkeiten. CO2-Laser nutzen dagegen ein kompliziertes Spiegelsystem. Entsprechend hoch ist der Aufwand für Wartung und Reinigung, der beim Faserlaser komplett entfällt.
  • Gleichbleibend hohe Strahlqualität: Die Faserführung des Strahls verhindert Abweichungen, wie sie bei CO2-Lasern durch Spiegelumlenkungen auftreten können. So ist eine gleichbleibend gute Strahlqualität über den gesamten Arbeitsbereich gewährleistet.
  • Höhere Energieeffizienz: Optimierte Strahlführung und höhere Schnittgeschwindigkeit erhöhen die Effizienz des Produktionsprozesses. Darüber hinaus gewährleistet der Faserlaser eine hervorragende Energiebilanz: Der Wirkungsgrad liegt bei etwa 25%. Damit ist der Energieverbrauch wesentlich geringer als bei CO2-Lasern.

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