Knuth Variabler Tischaufbau von Lasersystemen ermöglicht individuelle Beschickung

Autor / Redakteur: Ingo Decker / M.A. Frauke Finus

Zum Trennen sind Laserschneidsysteme weit verbreitet. Der Laser-Jet von Knuth ist auf die Kleinserien- und Einzelteilfertigung spezialisiert, wobei verschiedene Beschickungsarten möglich sind. Im Fall des herausziehbaren Schneidtisches ergibt sich eine ergonomische Handhabung und mit einem Tischwechselsystem wird auch ein teilautomatisierter Betrieb für größere Stückzahlen ermöglicht.

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Die Laserschneidmaschine Laser-Jet mit davor stehendem Aufliege-Gestell für das Herausziehen des Schneidtisches, abgebildet mit für die Beschickung hochgezogenem Front-Segmenttor.
Die Laserschneidmaschine Laser-Jet mit davor stehendem Aufliege-Gestell für das Herausziehen des Schneidtisches, abgebildet mit für die Beschickung hochgezogenem Front-Segmenttor.
(Bild: Knuth)

Für das Schneiden von Metallblechen gewinnt der Faserlaser zurzeit eine wachsende Bedeutung. In besonderer Weise trifft dies für rostfreie Edelstähle, Aluminium-Werkstoffe und Kupferlegierungen zu. Der Strahl des Faserlasers lässt sich mit seiner im Vergleich zum CO2-Laser zehnfach kürzeren Wellenlänge besser fokussieren und wird von metallischen Werkstoffen stärker absorbiert. Der Wartungsaufwand ist zudem deutlich reduziert, da die Strahlübertragung vom Laserresonator zum Schneidkopf durch ein robustes geschlossenes Lichtleitfaserkabel erfolgt, in der Strahlführung sich also keine Spiegeloptiken befinden. Auch der Linsenverschleiß ist geringer, da im Schneidkopf leicht austauschbare Schutzgläser eingesetzt werden, die die Schneidlinse vor Spritzern und Rauchpartikeln vom Schneidprozess schützen. Schließlich zeichnet sich der Faserlaser durch einen deutlich höheren Wirkungsgrad aus, weshalb die Energiekosten je hergestellter Schnittlänge an einem Metallblech geringer sind als beim CO2-Laser.

Die Laserschneidanlagen des Typs Laser-Jet von Knuth haben sich in verschiedenen Industriebereichen für die Kleinserien- und Einzelteilfertigung bewährt. Je nach gewählter Art der Beschickung kommen sie mit geringem Platzbedarf aus und sind dabei flexibel nutzbar. Im Gegensatz zur Wellenlänge von 10,6 µm beim CO2-Laser ist die µm-Strahlung des Faserlasers „augengängig“. Das Laserschneiden mit Faserlasern darf daher nur in einem optisch dichten Schutzgehäuse stattfinden. Ein solches Gehäuse schränkt naturgemäß den Zugang zur Arbeitsfläche der Laserschneidanlage ein. Dies ist beim Laser-Jet aber nur in geringerem Umfang der Fall: Schon bei dem offeneren Anlagenbetrieb mit dem CO2-Laser wurde der ergonomische Aufbau für ein schnelles manuelles Beladen mit den Materialtafeln und für ein leichtes Entnehmen der geschnittenen Bauteile dadurch erreicht, dass die Maschinenbrücke des Laser-Jets parallel zur langen Bewegungsachse orientiert ist, und somit der Zugang zur Arbeitsfläche von den beiden Langseiten her erfolgen kann. Dementsprechend ist das Maschinengestell für den Faserlaser-Betrieb unverändert gebliebenen, und das notwendige Schutzgehäuse darauf als zusätzliche Maschinenkomponente einfach aufgesetzt. In der vorderen Öffnung befindet sich ein Segmenttor, das zum Beladen und Entnehmen nach oben unter das Schutzgehäusedach gezogen wird und damit den ungehinderten Zugang zur Arbeitsfläche auf der vorderen Langseite ermöglicht. Auf der Maschinenrückseite befinden sich zwei Schiebtüren, die ein einfaches Erreichen der Arbeitsfläche auf der anderen Langseite gewährleisten.

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Durch Frontfenster dem Schneidvorgang zusehen

In dieser Grundform benötigt die Laserschneidanlage nur einen kleinen Aufstellplatz. Diese Kompaktheit der Maschine bedeutet gleichzeitig kurze Wege bei der Handhabung. Beim Start eines Schneidjobs an der auf der Maschine sitzenden Bedienkonsole wird das Fronttor automatisch geschlossen. Durch entsprechende Sensoren wird geprüft, ob auch alle anderen Öffnungen des Gehäuses komplett geschlossen sind, ehe der Schneidvorgang freigegeben ist und von der Maschinensteuerung angefahren wird. Nach dem Ende des Schneidauftrags öffnet sich das Gehäuse ebenfalls wieder automatisch. Dies ist auch bei Unterbrechungen des Schneidjobs der Fall, was bei der flexiblen Fertigung von Schneidteilen in kleiner Stückzahl von großem Vorteil ist: Nach dem Schneiden eines ersten Teils einer Kleinserie kann dieses auf seine Maßhaltigkeit und auf die Schnittqualität unmittelbar überprüft werden, um davon ausgehend an der Bedienkonsole noch eine Feinabstimmung der Werkzeugradienkorrektur und der Schneidparameter vorzunehmen. Ist das Prüfteil dagegen durch den Schneidrost hindurch gefallen, kann es sofort durch eine der Entnahmeklappen im unteren Bereich des Maschinengestells hervorgeholt werden. Durch die Fenster im Fronttor lässt sich der Schneidvorgang zudem unmittelbar beobachten, so dass Fehleinstellungen der Schneidparameter sofort erkannt und korrigiert werden können. Diese Fenster sind aus einem für µm-Strahlung undurchdringlichen Spezialglas, so dass die Betrachtung der Arbeitsfläche aus der Nähe gefahrlos erfolgen kann.

Der Laser-Jet mit einem 2-kW-Faserlaser ist die zurzeit am meisten nachgefragte Laserschneidanlage bei Knuth. Mit ihr werden in der industriellen Praxis un- und niedriglegierte Baustähle bis zu 10 mm Dicke und mehr geschnitten. Der Vorteil gegenüber anderen thermischen Trennverfahren ist, dass Strukturen ausgeschnitten werden können mit Abmessungen, die deutlich kleiner sind als die Blechdicke, und dass die Wärmeeinflusszone entlang der Schnittflächen nur wenige Zehntel mm beträgt. Rostfreie Edelstähle lassen sich bis zu einer Blechstärke von 6 mm mit einer sehr hohen Schnittqualität schneiden. Da hierbei Stickstoff als Schneidgas eingesetzt wird, sind die Schnittflächen metallisch blank, und die Schnittunterkanten sind ohne anhaftenden Grat. Bei Dünnblechen einerseits werden sehr hohe Schneidgeschwindigkeiten von über 10 m/min realisiert, solange langgestreckte Schneid-Geometrien vorliegen. Andererseits können sehr komplexe Schnittkonturen mit scharfen Spitzen und schmalen Stegen erzeugt werden. Aber auch dickere Edelstahlbleche lassen sich mit sauberen Schnitten trennen bis etwa 10 mm Dicke, gegebenenfalls auch 12 mm. Hier entsteht jedoch ein an den Schnittunterkanten anhaftender Grat, der in einem weiteren Arbeitsgang zu entfernen ist.

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