Wenn Metallteile präzise, sauber und schnell gefertigt werden müssen, reichen herkömmliche Schneidwerkzeuge oft nicht aus. Viele Unternehmen sehen sich mit Verzögerungen und steigenden Kosten aufgrund von langsamen Bearbeitungszeiten oder unsauberen Oberflächen konfrontiert. Das Faserlaserschneiden hilft, diese Probleme zu lösen. Es nutzt fokussiertes Licht, um Metall schnell, sauber und genau zu schneiden.
In diesem Artikel wird das Faserlaserschneiden näher erläutert. Sie erfahren, wie es funktioniert, warum es so beliebt ist und wo es am besten eingesetzt werden kann.
Was ist Faserlaserschneiden？
Beim Faserlaserschneiden wird ein leistungsstarker Laserstrahl zum Schneiden von Metall verwendet. Der Strahl kommt von einem Glasfaserkabel, das gebündeltes Licht auf einen kleinen Punkt auf der Oberfläche sendet. Dieses Licht erhitzt das Material, bis es schmilzt oder verdampft. Ein Gas, wie Stickstoff oder Sauerstoff, bläst das geschmolzene Material weg. So bleibt ein sauberer und schmaler Schnitt zurück.
Ein Computer steuert den Laser. Der Laptop folgt einer Designdatei, um den Strahl über das Metall zu führen. Dies ermöglicht eine hohe Präzision und Wiederholbarkeit. Faserlaser sind effizient. Sie verbrauchen weniger Energie als ältere Lasertypen. Außerdem halten sie länger und müssen weniger gewartet werden.
Wie funktioniert Faserlaserschneiden?
Ein Faserlaser erzeugt Licht, indem er Atome in einem Glasfaserkabel mit einer Diode anregt. Dieses Licht baut sich auf und wird in der Faser verstärkt. Das Ergebnis ist ein sehr fokussierter und starker Laserstrahl. Die Wellenlänge dieses Strahls ist ideal zum Schneiden von Metall, insbesondere von reflektierenden Materialien wie Aluminium oder Messing.
Dieser Strahl gibt hohe Energie auf einen kleinen Punkt ab. Er erhitzt das Metall, bis es schmilzt, verbrennt oder verdampft. Ein Gasstrom entfernt dann das geschmolzene Metall.
Komponenten eines Faserlaserschneiders
Ein Faserlaserschneidsystem besteht aus mehreren wichtigen Teilen, die zusammenarbeiten.
Laserquelle
Hier wird der Laserstrahl erzeugt. Mit Hilfe von Laserdioden wird Licht erzeugt, das dann in einem Glasfaserkabel verstärkt wird. Das Licht wird stärker und fokussierter, wenn es durch die Faser läuft.
Strahlführungssystem
Der Strahl wird durch Glasfasern zum Schneidkopf geleitet. Dieses System ist versiegelt und erfordert wenig Wartung. Es bietet eine stabile, hohe Leistungsabgabe ohne Spiegel oder bewegliche Teile.
Schneidkopf und Düse
Der Schneidkopf fokussiert den Strahl auf einen winzigen Punkt. Dies geschieht durch eine Linse oder eine Gruppe von Linsen. Die Düse unterhalb der Linse leitet Gas auf den Schnittbereich. Dieses Gas spült geschmolzenes Material heraus und hält den Schnitt sauber.
CNC-Steuerung und Software
Das CNC-System steuert die Bewegung der Maschine. Es folgt digitalen Zeichnungen, um den Laser zu führen. Die Software sagt der Maschine, wo und wie sie schneiden soll. Sie steuert Geschwindigkeit, Leistung und Gasfluss.
Faseroptische Übertragung erklärt
Der Laserstrahl wird durch ein flexibles Glasfaserkabel geleitet. Dies ersetzt die herkömmlichen Spiegel und Linsen. Glasfaserkabel sind langlebig und können nicht verrutschen. Sie ermöglichen eine hohe Leistungsübertragung bei geringem Energieverlust. Dies macht das gesamte System kompakt und effizient.
Die Rolle der Hilfsgase im Schneidprozess
Hilfsgase helfen, geschmolzenes Material zu entfernen. Außerdem beeinflussen sie die Schnittgeschwindigkeit und die Kantenqualität. Die Wahl des Gases hängt vom Material und der gewünschten Oberfläche ab.
Stickstoff
Stickstoff wird verwendet, wenn eine saubere, oxidfreie Kante erforderlich ist. Er reagiert nicht mit dem Metall. Es ist ideal für Teile aus Edelstahl oder Aluminium, die lackiert werden müssen oder Schweißen später.
Sauerstoff
Sauerstoff unterstützt das schnellere Schneiden, indem er mit dem Metall reagiert. Diese Reaktion erzeugt zusätzliche Wärme, die die Schnittgeschwindigkeit erhöht. Es wird üblicherweise bei Baustahl verwendet. Der Nachteil ist, dass es eine oxidierte Kante hinterlässt.
Luft
Luft ist eine kostengünstige Option. Sie enthält sowohl Stickstoff als auch Sauerstoff. Sie eignet sich für einfache Schnitte, bei denen die Kantenqualität nicht entscheidend ist. Das Schneiden mit Luft senkt die Gaskosten, insbesondere bei hohen Stückzahlen.
Welche Materialien kann man mit Faserlasern schneiden?
Faserlaser sind für viele Materialien geeignet, aber einige funktionieren besser als andere. Sehen wir uns an, was Sie schneiden können - und was nicht.
Üblicherweise verarbeitete Metalle
Faserlaser eignen sich hervorragend zum Schneiden von Metallen. Sie liefern saubere Kanten mit minimalem Abfall.
Rostfreier Stahl
Faserlaser schneiden rostfreien Stahl reibungslos. Sie eignen sich gut für medizinische Geräte, Küchengeräte und Industrieteile. Die hitzebeeinflusste Zone ist klein, was den Verzug reduziert.
Kohlenstoffstahl
Dies ist das am besten geeignete Metall für Faserlaser. Sie schneiden schnell durch dünnen oder dicken Kohlenstoffstahl. Es ist perfekt für Fahrzeugrahmen, Maschinen und Konstruktionsteile.
Aluminium
Aluminium reflektiert das Licht, was es schwieriger macht. Aber Faserlaser können es besser bearbeiten als CO₂-Laser. Sie werden für Teile in der Luft- und Raumfahrt, in der Elektronik und in der Automobilindustrie eingesetzt.
Messing und Kupfer
Diese Metalle sind stark reflektierend, so dass für ihr Schneiden eine höhere Leistung erforderlich ist. Faserlaser funktionieren auch, aber langsamere Geschwindigkeiten helfen, übermäßige Wärmeentwicklung zu vermeiden.
Beschränkungen für nicht-metallische Werkstoffe
Faserlaser haben Schwierigkeiten mit Holz, Acryl und Glas. Diese Materialien brennen oder schmelzen ungleichmäßig. CO₂-Laser funktionieren bei ihnen besser.
Möglichkeiten der Materialdicke
Dünnere Materialien werden schneller und sauberer geschnitten. Faserlaser bearbeiten:
- bis zu 20 mm für Kohlenstoffstahl
- Bis zu 12 mm für rostfreien Stahl
- bis zu 10 mm für Aluminium
Welche Einstellungen beeinflussen die Ergebnisse des Faserlaserschneidens?
Um saubere, präzise Schnitte zu erhalten, müssen Sie die wichtigsten Maschineneinstellungen anpassen. Das ist das Wichtigste:
Laserleistung (Watt)
Eine höhere Leistung schneidet schneller durch dickere Materialien. Eine zu hohe Leistung kann jedoch dünne Bleche verbrennen. Typische Bereiche:
- 500W-1kW für dünne Metalle (<3mm)
- 2kW-6kW für mittlere Dicken (3-10 mm)
- 8kW+ für Grobbleche (>12mm)
Schneidgeschwindigkeit
Schnellere Geschwindigkeiten eignen sich für dünne Materialien. Dickere Metalle müssen langsamer bewegt werden, um ein vollständiges Eindringen zu gewährleisten. Geschwindigkeitsbeispiele:
- 10m/min für 1mm rostfreien Stahl
- 2m/min für 8mm Kohlenstoffstahl
Fokuspunkt Position
Der Fokus des Lasers muss auf die Materialstärke abgestimmt sein:
- Oberhalb der Oberfläche für dünne Bleche
- Oberflächlich betrachtetfür mittlere Schnitte
- Unter der Oberfläche für dicke Platten
Hilfsgasart und Druck
Gas bläst geschmolzenes Metall weg und sorgt so für saubere Kanten:
- Stickstoff (N₂) - Verhindert Oxidation (am besten für Edelstahl und Aluminium)
- Sauerstoff (O₂) - Erhöht die Hitze durch Verbrennung (schnellere Schnitte auf Kohlenstoffstahl)
- Pressluft - Kostengünstige Option für unkritische Schnitte
Größe und Abstand der Düsen
Kleinere Düsen (1-1,5 mm) ermöglichen präzise Schnitte bei dünnen Materialien. Größere Düsen (2-3 mm) eignen sich für dickere Platten. Halten Sie einen Abstand von 0,5-1,5 mm zum Material ein.
Pulsfrequenz (bei gepulsten Lasern)
Höhere Frequenzen (500-5.000 Hz) eignen sich für dünne Metalle. Niedrigere Frequenzen (50-500 Hz) helfen, dicke Materialien zu durchdringen.
Die wichtigsten Vorteile des Faserlaserschneidens
Das Faserlaserschneiden bietet viele Vorteile für Betriebe, die Geschwindigkeit, Präzision und niedrigere Kosten wünschen. Es verbessert die Effizienz des gesamten Schneidprozesses.
Höhere Schnittgeschwindigkeiten
Faserlaser schneiden schneller als CO2- oder Plasmasysteme, insbesondere bei dünnen bis mittelstarken Metallen. Ihr fokussierter Strahl liefert mehr Energie auf einer kleinen Fläche.
Höhere Energie-Effizienz
Faserlaser wandeln elektrische Energie mit hohem Wirkungsgrad in Laserlicht um. Der größte Teil der Energie fließt in den Strahl und nicht in die Wärme. Das senkt die Stromrechnung und reduziert den Kühlungsbedarf.
Geringere Wartungsanforderungen
Faserlaser haben weniger bewegliche Teile. Sie benötigen keine Spiegel oder gasgefüllte Röhren. Der Strahl wird durch optische Fasern geleitet, die versiegelt und sauber bleiben.
Hervorragende Kantenqualität und Präzision
Der Balken ist sehr schmal und stabil. Er erzeugt scharfe, saubere Kanten mit minimalem Grat. Löcher und Konturen werden mit hoher Genauigkeit geschnitten. Die Teile müssen oft nur wenig oder gar nicht nachbearbeitet werden.
Kompaktes Maschinendesign
Faserlasersysteme sind kleiner als ältere Lasermaschinen. Die Faseroptik nimmt weniger Platz ein als spiegelbasierte Strahlengänge. Diese kompakte Bauweise spart Stellfläche.
Umweltfreundliches Schneiden
Das Faserlaserschneiden verbraucht weniger Energie und erzeugt weniger Abfall. Es verbrennt kein Material wie Plasma oder Autogen. Der sauberere Prozess bedeutet weniger Rauch und weniger Emissionen.
Beschränkungen und Überlegungen
Das Faserlaserschneiden hat viele Vorteile, aber es ist nicht perfekt. Einige Herausforderungen können sich auf Einrichtung, Kosten und Teilequalität auswirken.
Herausforderungen bei reflektierendem Material
Stark reflektierende Metalle, wie Messing oder Kupfer, können den Laserstrahl reflektieren. Dies kann instabile Schnitte verursachen oder die Maschine beschädigen. Moderne Faserlaser beherrschen die Reflexion besser als CO2-Laser, aber das Risiko besteht immer noch.
Investition in die Erstausstattung
Die Anschaffung eines Faserlaserschneiders ist teurer als die anderer Schneidwerkzeuge. Leistungsstarke Systeme, Automatisierung und Software erhöhen den Preis zusätzlich.
Sicherheitsanforderungen
Faserlaser können ohne die richtigen Sicherheitsmaßnahmen gefährlich sein. Der Strahl ist unsichtbar und stark. Er kann die Haut verbrennen oder die Augen verletzen. Die Maschinen müssen angemessen abgeschirmt sein.
Strahlqualität
Der Strahl eines Faserlasers ist sehr fokussiert. Das ist gut für die Präzision, kann aber bei dickeren Materialien heikel sein. Wenn die Einstellung nicht korrekt ist, kann der Schnitt schräge oder raue Kanten aufweisen.
Anwendungen des Faserlaserschneidens
Das Faserlaserschneiden wird in vielen Branchen eingesetzt. Es hilft bei der Herstellung präziser, wiederholbarer Teile mit kurzen Durchlaufzeiten.
Autoindustrie
Faserlaser werden zum Schneiden von Körpern verwendet Platten, Klammernund Strukturteile. Hohe Geschwindigkeit und saubere Kanten tragen dazu bei, die Produktionsanforderungen in den Montagelinien der Automobilindustrie zu erfüllen.
Luft- und Raumfahrt und Verteidigung
Teile für die Luft- und Raumfahrt erfordern hohe Präzision und saubere Oberflächen. Sie werden zum Schneiden von Triebwerksteilen, Flugwerkselementen und Strukturträgern verwendet.
Herstellung medizinischer Geräte
In der medizinischen Industrie werden Faserlaser zum Schneiden kleiner, detaillierter Teile eingesetzt. Dazu gehören chirurgische Werkzeuge, Implantatkomponenten und Gehäuse. Die sauberen Kanten und engen Toleranzen erfüllen die strengen gesetzlichen Vorschriften.
Elektronik und Gehäuse
Faserlaser schneiden dünne Metalle, die in elektronischen Teilen und Gerätegehäusen verwendet werden. Sie bearbeiten komplizierte Designs für Halterungen, Abschirmungen und Gehege.
Wie wählt man einen Faserlaserschneider aus?
Die Wahl des richtigen Faserlaserschneiders hängt davon ab, welche Teile Sie herstellen, welche Materialien Sie schneiden und wie schnell Sie arbeiten müssen.
Materialart und Dicke
Beginnen Sie mit dem Material, das Sie schneiden möchten. Dünnere Materialien benötigen weniger Leistung. Ein dickes Blech kann 6 kW oder mehr benötigen. Wenn Sie mit reflektierenden Metallen arbeiten, prüfen Sie, ob die Maschine diese sicher und effizient verarbeitet.
Leistung und Geschwindigkeit
Höhere Leistung schneidet schneller und bearbeitet dickeres Metall. Für allgemeine Blecharbeiten decken 3 kW bis 6 kW die meisten Anforderungen ab. Eine höhere Wattzahl bedeutet höhere Kosten, aber auch eine schnellere Produktion.
Bettgröße
Wählen Sie eine Bettgröße, die zu Ihren wichtigsten Teilen passt. Standardgrößen sind 4'×8′ oder 5'×10′. Mit größeren Betten können Sie mehr Teile in einem Durchgang schneiden. Das verbessert die Effizienz und verringert den Materialabfall.
Was ist der Unterschied zwischen der Faserlasertechnologie und dem CO2-Laser?
Der größte Unterschied besteht darin, wie der Laserstrahl erzeugt und abgegeben wird.
Laserquelle
Faserlaser verwenden eine Festkörperquelle mit Faseroptik. CO2-Laser verwenden ein Gasgemisch und Spiegel, um den Strahl zu lenken.
Wellenlänge
Faserlaser arbeiten bei etwa 1,06 Mikrometern. CO2-Laser arbeiten bei 10,6 Mikrometern. Metalle absorbieren das Licht von Faserlasern besser, wodurch sich Faserlaser besser zum Schneiden von Metall eignen.
Schnittgeschwindigkeit und Leistungseffizienz
Faserlaser schneiden Metall schneller und verbrauchen weniger Strom. Sie sind energieeffizienter und billiger im Betrieb.
Wartung
Faserlaser haben weniger bewegliche Teile und müssen weniger gewartet werden. CO2-Laser müssen regelmäßig ausgerichtet werden und haben mehr zu wartende Teile.
Flexibles Material
CO2-Laser eignen sich besser für Nicht-Metalle wie Holz, Kunststoff und Glas. Faserlaser sind am besten für Metalle geeignet, insbesondere für reflektierende Metalle wie Kupfer und Aluminium.
Schlussfolgerung
Das Faserlaserschneiden ist eine schnelle, präzise und kostengünstige Methode zur Metallbearbeitung. Dabei wird ein Hochleistungslaserstrahl verwendet, der durch Glasfasern geschickt wird, um verschiedene Metalle schnell und präzise zu schneiden. Diese Methode bietet saubere Kanten, hohe Effizienz und geringen Wartungsaufwand. Es ist ideal für Branchen, die zuverlässige Ergebnisse und eine gleichbleibende Qualität der Teile benötigen.
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Hey, ich bin Kevin Lee
In den letzten 10 Jahren bin ich in verschiedene Formen der Blechbearbeitung eingetaucht und teile hier coole Erkenntnisse aus meinen Erfahrungen in verschiedenen Werkstätten.
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Kevin Lee
Ich verfüge über mehr als zehn Jahre Berufserfahrung in der Blechverarbeitung und bin auf Laserschneiden, Biegen, Schweißen und Oberflächenbehandlungstechniken spezialisiert. Als Technischer Direktor bei Shengen bin ich bestrebt, komplexe Fertigungsherausforderungen zu lösen und Innovation und Qualität in jedem Projekt voranzutreiben.
