Lasern mit CNC.

Als spanabhebendes Fertigungsverfahren zeichnet sich das CNC Fräsen besonders aus, wenn ein großförmiger Materialabtrag stattfinden soll. Müssen einem Werkstoff zum Beispiel Formen ausgefräst werden, ist das Lasern zur Konturbildung also deutlich ineffizienter. Aufgrund des Transmissionseffekts beim Lasern lassen sich nicht alle Materialien mit gleicher Energieeffizienz bearbeiten, sodass das CNC Fräsen für diese Produktionen geeigneter sein könnte. Für die Bearbeitung brüchiger Materialien, an denen keine ausgleichende Entgratung stattfindet und die bereits durch die CNC Maschine nahezu gratfrei bearbeitet werden müssen, ist das CNC Lasern sinniger als der Einsatz spanabhebender Verfahren. Grundsätzlich ist die CNC Laserbearbeitung am wirtschaftlichsten, wenn Materialien bis zu 50 Millimeter Stärke geschnitten oder graviert werden. Daher eignet es sich besonders für die Blechbearbeitung.

CAD/CAM-Verschachtelungssoftware für CNC Lasertechnik weicht von den Fräsprogrammen ab. Für die Verfahren bei der CNC gesteuerten Laserbearbeitung müssen also eigens für die Laserstrahlausrichtung, Linsenkonfigurationen und Spiegelkalibrierungen entwickelte Softwarelösungen eingesetzt werden. Denn anders als bei Fräsmaschinen müssen Laserköpfe so geführt werden, dass Gasströme optimal abgeführt, Kollisionen mit dem Werkstoff vermieden und Pulsfrequenzen in Hochgeschwindigkeit angepasst werden.

Bearbeitet werden können alle Stoffe, die über einen Laser zum Schmelzen gebracht werden. Darunter fällt unter anderem auch Glas und Keramik. Zu achten ist auf die jeweilige Transmissions- und Reflektionseigenschaft der Materialien. Unter Transmission versteht sich das Verhältnis aus Energie, die von der Laserquelle ausgehend den Werkstoff durchdringt. Metalle besitzen beispielsweise keinen Transmissionswert. Außerdem entscheidet auch die Energieabsorption und Wärmeleitfähigkeit des stofflichen Körpers über die Einstellung des Lasers. Auch Holz und bestimmte Kunststoffe lassen sich gut mit einem CNC Laser bearbeiten.

Im CNC Lasern finden sowohl Gas- als auch Festkörperlaser Anwendung. Letztere verfügen über eine Führung im Nahinfrarotbereich. Darunter fallen sogenannte YAG-Laser, Faserlaser und Scheibenlaser, deren Laserkristall sich in seiner Funktionsform und Ausrichtung unterscheidet. Gaslaser werden beispielsweise mit CO2 (ugs. „Kohlendioxidlaser“) als Lasermedium betrieben. Die Behältnisse für das jeweilige Gas sollten groß genug sein, um während den Bearbeitungsprozessen die entsprechende Menge Gas einfließen zu lassen.

CNC Laserschneiden zeichnet sich durch verschiedenste Vorteile aus. Dazu zählt vor allem die hohe Präzision, mit der Laser arbeiten, aber auch der Wegfall der Nachbearbeitung. Denn beim Laserschneiden mit CNC bilden sich aus verfahrenstechnischen Gründen automatisch saubere und polierte Schnittkanten. Hinzu kommt, dass Laserschneiden eine sehr leise Technologie ist, die kaum Lärmemissionen produziert. Schnelle Rüstzeiten und die berührungslose Arbeit des Lasers sorgen zusätzlich für einen deutlich schnelleren Durchlauf der einzelnen Werkstücke und eine damit verbundene höhere Produktivität im Vergleich zum CNC Fräsen.

Beim CNC Fräsen erfolgt eine mechanische Bearbeitung durch spezielle Fräs-Werkzeuge. CNC Laserschneiden basiert auf dem Eintrag hoher Energie in das Material. Sobald das Laserlicht auf das Material auftrifft, verdampft es innerhalb von Sekundenbruchteilen. Auf diese Weise entstehen qualitativ hochwertige und äußerst präzise Schnitte oder Gravuren. Da das Material verdampft, bilden sich keine Späne, wie dies beim CNC Fräsen der Fall ist.

CNC Maschinen sind so gut wie wartungsfrei, da der bei CNC Fräsen regelmäßig erforderliche Werkzeugwechsel aufgrund von Verschleiß entfällt. Grundsätzlich ist der Wartungsaufwand bei Maschinen zum CNC Laserschneiden deutlich geringer. Laserdioden haben eine sehr lange Lebensdauer. So lange die Laserdiode ihre volle Leistungsfähigkeit aufweist, sind kaum Wartungsarbeiten nötig.

CNC Laserschneiden erfolgt vollkommen berührungslos und kraftfrei. Dies bedeutet, dass der Laser das Material weder berührt, noch irgendeine Form von Krafteinwirkung ausübt. Dadurch bleibt das bearbeitete Werkstück während der gesamten Bearbeitungsdauer ohne Fixierung an seiner Position. Eine Haltevorrichtung wie beispielsweise ein Vakuumtisch ist nicht erforderlich.

Die Integration einer CNC Lasermaschine in bestehende Arbeitsprozesse ist unkompliziert und zeitaufwendiges Programmieren ist nicht erforderlich. Für die Erstellung der benötigten Datei benutzen Sie ihr gewohntes Grafikprogramm und übermitteln die fertigen Informationen einfach mittels Druckbefehl an den CNC Laser.

Leistungsstarke Laser, wie sie zum CNC Laserschneiden verwendet werden, können schwere Schäden verursachen. Dies gilt für Sachschäden und für die Schädigung der menschlichen Gesundheit. Aus diesem Grund befinden sich moderne Laser in entsprechend abgesicherten Schutzgehäusen. Diese schützen zuverlässig Menschen und Sachwerte vor der Strahlung. Ist ausnahmsweise kein Schutzgehäuse vorhanden, ist eine spezielle Schutzausrüstung verpflichtend. Dazu zählen neben einer wirksamen Abschirmung des Lasers spezielle Laserschutzbrillen sowie entsprechende Warnschilder. Betreiben Sie Laser der Klassen 3R, 3B und / oder der Klasse 4, ist die Bestellung eines Laserschutzbeauftragten verpflichtend erforderlich.

Bei der CNC Lasergravur erhitzt der Laserstrahl das Material so stark, dass es verdampft. Dabei bildet sich im Material eine Vertiefung von 10 bis 50 um. Da die Gravur ausschließlich aus solchen Vertiefungen besteht, ist sie dauerhaft und kann nur durch das Abtragen der oberflächlichen Schichten entfernt werden.

Für die CNC Lasergravur kommen CO2- und Diodenlaser besonders häufig zum Einsatz. Der CO2-Laser eignet sich für alle Gravuren von großflächigen bis zu komplexen geometrischen Figuren. Diodenlaser sind ideal für alle Gravuren, die Schattierungen erfordern. Dazu zählen Fotogravuren oder Schriftzüge auf Holz.

Die pure Energie eines Lasers kann bei unsachgemäßer Verwendung zu gesundheitlichen Schäden, aber auch zu schweren Sachschäden führen. Daher befinden sich leistungsstarke Laser in sicheren Schutzgehäusen, die zuverlässig vor emittierter Strahlung schützen. Ist kein Schutzgehäuse vorhanden, ist zusätzliche Schutzausrüstung wie spezielle Abschirmungen, Laserschutzbrillen und Warnschilder zwingend vorgegeben. Beim Betrieb von Lasern der Klassen 3R, 3B und 4 muss das Unternehmen einen Laserschutzbeauftragten bestellen.

Die Leistung ist die Stärke des Lasers und wird auf das Material und das gewünschte Ergebnis abgestimmt. Die Kombination aus Leistung und Geschwindigkeit führen zum gewünschten Ergebnis. Über die Einstellung der Geschwindigkeit legen Sie fest, wie lange der Laser auf einen Punkt einwirkt. Je höher die Geschwindigkeit ist, umso kürzer wirkt der Laser punktuell auf das Material ein. Bei hoher Laserleistung erzielen Sie bei geringen Geschwindigkeiten ein anderes Ergebnis als bei hoher Laserleistung und niedriger Geschwindigkeit.

Bei der CNC Lasergravur entstehen hohe Temperaturen, die das bearbeitete Material beschädigen können. Immerhin liefert der Laserstrahl besonders leistungsfähige Energie, die problemlos in der Lage ist, das Material zu schmelzen. Mit der auf das Material und den Laser abgestimmten Kühlung verhindern Sie Schäden. Beachten Sie, dass beim Verdampfen des Materials schädliche Dämpfe entstehen und bei Gravierarbeiten eine Absauganlage erforderlich ist.

CNC-Laserschweißen ist die automatisierte und besonders effiziente Variante des Laserschweißens. Das Verfahren nutzt einen Lichtstrahl, der durch eine Fokussieroptik gebündelt wird. Dadurch ergibt sich ein Brennpunkt von 0,2 bis 2 Millimeter, der auf das Material auftrifft. Die dabei entstehende Energie ist so hoch, dass sie in der Lage ist, die Werkstoffoberfläche schnell zu schmelzen. Durch diesen eng begrenzten punktuellen Brennpunkt erfolgt nur ein minimaler Wärmeeintrag in das Werkstück. Daraus ergibt sich zwischen Werkstück und Schweißstelle eine hohe Temperaturdifferenz, die zu einer schnellen Abkühlung der Naht führt. Dies wiederum minimiert den thermischen Verzug des Materials. Wie bei anderen Schweißverfahren wird auch beim CNC Laserschweißen mit oder ohne Schweißzusatz für die Fügung gearbeitet. Schutzgas wie Argon schützt das Schmelzbad vor Oxidation und den damit verbundenen Problemen von der Verfärbung bis zur mangelhaften Stabilität der Schweißnaht.

Durch den punktuellen Eintrag der Energie muss das Material in der Regel nicht vorgewärmt werden. Denn der Wärmeeintrag in das Werkstück ist so gering, dass es kaum zum thermischen Verzug kommt. Es gibt jedoch noch zahlreiche andere Vorteile, die für das CNC-Laserschweißen sprechen. - Schweißnaht bietet eine hohe mechanische Festigkeit - Nachbearbeitung kaum erforderlich, da Verfärbungen nur sehr selten auftreten - sehr effizientes Verfahren - optisch ansprechende schlanke Schweißnähte - berührungsloser Schweißvorgang minimiert Krafteinwirkung auf Werkstück - Schweißnähte mit hoher mechanischer Festigkeit - für viele Materialien geeignet - hoch präzise Ergebnisse.

Die Lasertechnologie beim Schweißen mittels CNC-Maschine arbeitet mit hohen Energieeinträgen und dadurch punktuell und schnell. Die dabei produzierten Schweißnähte sind bereits unmittelbar nach dem Schweißen frei von Verfärbungen und optisch einwandfrei. Dadurch erübrigt sich die oft zeit- und kostenintensive Nachbearbeitung der Schweißnähte. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die hohe Effizienz bei der Nutzung der verfügbaren Energie. Diese wird beim CNC-Laserschweißen optimal eingesetzt. Aber auch die Kombination aus Automatisierung und leistungsfähiger Technologie leistet durch die damit erzielte Bearbeitungsgeschwindigkeit einen wichtigen Beitrag zur Kostenreduzierung.

Zum CNC-Laserschweißen eignen sich fast alle Metalle sowie deren Legierungen. Verschiedene Stähle und Edelstähle zählen dazu genauso wie Titan und Guss. Auch Edelmetalle wie Gold, Silber und Platin eignen sich zum Laserschweißen.

Beim Laserschweißen wird zwischen CW-Laserschweißen und gepulstem Laserschweißen unterschieden. Das gepulste Laserschweißen eignet sich sehr gut für dünne Bauteile, da die Schmelze während der Pulspausen abkühlt. Dies führt zu einer geringeren Einschweißtiefe sowie einem geringeren Energieeintrag in das Werkstück. CW-Laserschweißen ist auch als Tiefschweißen bekannt, da es große Einschweißtiefen erreicht. Es eignet sich sehr gut für Laser-Auftragsschweißen sowie Verbindungsschweißen bei rissgefährdeten Grundwerkstoffen.

Beachten Sie beim CNC Laserschweißen die verschiedenen rechtlichen Vorschriften. Die Anlagen von isel Germany erfüllen diese Vorgaben ab Werk. Als Betreiber der Anlage sind Sie jedoch unter dem Aspekt der Arbeitssicherheit zu weiteren Maßnahmen verpflichtet. So müssen Sie ab CNC-Laserschweiß-Anlagen der Laserklassen 3R, 3B und 4einen Laserschutzbeauftragten bestellen.