Remote-Schneiden mit dem Faserlaser ermöglicht hohe Konturgeschwindigkeiten

Autor / Redakteur: Matthias Lütke und Thomas Himmer / Rüdiger Kroh

Beim Remote-Laserschneiden wird der Lichtstrahl von einem dynamischen Scanner bewegt. In Kombination mit einem Faserlaser, der sich besonders durch seine hohe Strahlqualität auszeichnet, lassen sich so Konturgeschwindigkeiten von über 100 m/min erreichen. Damit ist der Faserlaser beim Schneiden von Metallen eine echte Alternative zum bisher favorisierten CO2-Laser.

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Systemaufbau der Remote-Laserschneidanlage: Dabei führt ein Roboter den Scanner über das Bauteil. Bilder: Fraunhofer IWS
Systemaufbau der Remote-Laserschneidanlage: Dabei führt ein Roboter den Scanner über das Bauteil. Bilder: Fraunhofer IWS
( Archiv: Vogel Business Media )

Seit nunmehr einigen Jahren sind auf dem Markt Festkörperlaser hoher Brillanz in verschiedenen Bauformen kommerziell erhältlich. Jede Bauform hat dabei ihre Vorzüge, beim Faserlaser ist aber ein Vorteil besonders hervorzuheben. Es ist die exzellente Strahlqualität bei gleichzeitig sehr hohen Ausgangsleistungen von mehreren Kilowatt. Dadurch lassen sich kleinste Fokusradien auch bei langen Brennweiten realisieren.

Hinzu kommen ein hoher elektrischer Wirkungsgrad sowie das kompakte Design und die hohe Mobilität der Laserstrahlquelle. Dies sind nur einige der vielen Vorteile, die der Faserlaser im Vergleich zu den konventionellen Gaslasern hat. Es ergeben sich somit innerhalb der Materialbearbeitung neue Möglichkeiten und Anwendungsfelder.

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Faserlaser ermöglicht höhere Schneidgeschwindigkeit

Untersuchungen am Fraunhofer IWS in Dresden haben gezeigt, dass Schneidgeschwindigkeiten mit Faserlasern im Trennschnitt möglich sind, die deutlich oberhalb der erzielbaren Schneidgeschwindigkeiten mit einem konventionellen Gaslaser liegen. Als typischer Vertreter für einen Gaslaser wurde ein CO2-Laser mit einer Ausgangsleistung von 3 kW genutzt.

Erzielbare Fokusradien sind um den Faktor zehn kleiner

Mit einem Faserlaser ist eine deutlich geringere Ausgangsleistung von 1 kW bei ähnliche Schneidgeschwindigkeiten wie mit einem CO2-Laser deutlich höherer Ausgangsleistung (3 kW) erzielbar. Anders formuliert: Bei gleicher Laserleistung sind mit einem Faserlaser deutlich höhere Schneidgeschwindigkeiten möglich. Mit abnehmender Blechdicke kommt dieser Geschwindigkeitsvorteil besonders deutlich zum Tragen. Die Ursachen dafür liegen vor allem in der deutlich kürzeren Wellenlänge des Faserlasers im Vergleich zum CO2-Laser.

Haben die verglichenen Laserarten eine durchaus ähnliche Strahlqualität mit einer nahezu gaussförmigen Intensitätsverteilung, so lassen sich trotzdem mit dem Faserlaser um den Faktor zehn kleinere Fokusradien erzeugen. Somit lassen sich bei gleicher Laserausgangsleistung deutlich höhere Intensitäten am Werkstück erzeugen. Weiterhin sind im Bild typische maximale Konturbearbeitungsgeschwindigkeiten von hochdynamischen Schneidanlagen mit Lineardirektantrieben markiert (gelbes Segment). Das Schneidvermögen des Faserlasers ist jedoch deutlich höher.

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