Enträtseln des Laserschneidens: Wie es funktioniert

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Datum der Veröffentlichung: Juli 21, 2023

I. Einführung

Die Laserschneidmaschine ist ein unverzichtbares Gerät für die moderne Fertigung, das eine hohe Effizienz und Genauigkeit fördert und der Metallverarbeitung einen hohen Stellenwert einräumt.

Wie funktioniert also eine Laserschneidmaschine?

Die Laserschneidmaschine wandelt die Laserenergie mittels eines fokussierten Laserstrahls in extrem hohe Wärme um.

Diese Hitze ist stark genug, um Metall zum Schmelzen oder Verdampfen zu bringen. Wenn ein Laserstrahl das Material durchdringt, bildet er eine dünne Linie auf der Oberfläche des Metalls.

Die Temperatur der Linie ist hoch genug, um die Materialien zu schneiden.

Durch Manipulation der Bewegung des Schneidkopfes kann die Maschine komplexe Formen schneiden.

Es gibt drei Arten von Laserschneidmaschinen: CO2 Laserschneidmaschine, YAG-Laserschneidmaschine und Faserlaserschneidmaschine.

Trotz der unterschiedlichen Typen ist der Arbeitsprozess der Laserschneidmaschine immer noch relativ gleich.

Starten Sie einfach den Schneide- oder Graviervorgang gemäß den folgenden einfachen Schritten:

II. Prozess des Laserschneidens

Laserschneidmaschine

Schritt 1 Entwurfsprozess

Am Anfang dieses Prozesses steht ein digitaler Entwurf, der in der Computersoftware erstellt wird und der angibt, was die Maschine schneiden oder gravieren soll.

Schritt 2 Design umgestalten

Anschließend wird der digitale Entwurf in ein Format umgewandelt, das die Laserschneidmaschine versteht. 

Bei diesem Format handelt es sich um einen Dateityp, der üblicherweise als CNC- (Verkürzung des Klingenabstands und Verbesserung der Produktivität durch Verkürzung der Fertigungszeit) oder G-Code bezeichnet wird.

Der G-Code ist eine Gruppe von maschinenlesbaren Anweisungen, die der Maschine befehlen, den Laserschneidkopf an eine bestimmte Stelle zu bewegen.

Die komplexen Formen erfordern eine CAM-Software (Computer Assistant Manufacturing), die den G-Code automatisch aus der bereitgestellten CAD-Datei (Computer Assistant Design) erzeugt.

Senden Sie diesen G-Code über eine Wi-Fi-Verbindung oder einen USB-Treiber an die Steuerung der Laserschneidmaschine.

Nach dem Entwurf besteht der nächste Schritt darin, optimale Parameter für den Prozess festzulegen.

Schritt 3 Einstellen der Maschine

Legen Sie die zu schneidenden Materialien in die Laserschneidmaschine und passen Sie die Position entsprechend der Art und Dicke des Materials an.

Diese Einstellung umfasst die Leistung des Lasers, die Bewegungsgeschwindigkeit des Lasers und den Fokus des Laserstrahls.

Welche Parameter am besten geeignet sind, hängt vom Modell der Laserschneidmaschine und den zu schneidenden Materialien ab.

Schritt 4 Schneide- und Gravierverfahren

Nachdem Sie alle Einstellungen vorgenommen und den Betrieb aufgenommen haben, können Sie mit dem Schneiden und Gravieren beginnen.

Alles beginnt mit der Laserressource, die solides und gleichmäßiges Licht erzeugt.

Die Laserquelle stammt aus einem Laserresonator, der über das Spiegelsystem einen festen Strahl zum Schneidkopf sendet.

Im Schneidkopf wird der Laser durch die Linse fokussiert und zu einem schmalen, konzentrierten Strahl reduziert.

Dieser Strahl kann auf dem Material entlang der digital vorgegebenen Bahn geführt werden, um das Rohmaterial zu schneiden oder zu rastern.

Übrigens, wenn Sie mit Sonnenlicht und einer Lupe ein Feuer entfachen, werden Sie mit dem Funktionsprinzip besser vertraut sein.

Wenn sich das Licht entlang der Bahn bewegt, schmilzt, verbrennt oder verdampft es das Material, was zu präzisen Schnitten und Gravuren führt.

Die Laserschneidmaschine kann das überschüssige Material auch mit einem Gasstrahl abtrennen. Der Schneidkopf ist in der Regel auf dem Portal befestigt, das ein mechanisches System ist.

Dieses System wird in der Regel durch einen Riemen oder eine Kette angetrieben und ermöglicht es dem Schneidkopf, sich genau in einem bestimmten rechteckigen Bereich (der Größe des Arbeitsbetts) zu bewegen.

Das Portal ermöglicht es dem Schneidkopf, sich auf dem Werkstück hin und her zu bewegen, um an jeder beliebigen Stelle des Bettes präzise zu schneiden.

Der Laser sollte sich auf das zu schneidende Material fokussieren, um den besten Schnittzustand zu erreichen.

Alle Laserschneidmaschinen müssen das Programm vor dem Schneiden fokussieren, um einen hervorragenden Laserschneideffekt zu gewährleisten.

Neben der Funktion des Lasers selbst ist die Laserschneidmaschine auch mit Hilfsgas ausgestattet.

Dieses Gas wird während des Schneidprozesses aus dem Schneidkopf ausgestoßen und hilft bei der Kühlung der Materialien und der Reinigung der geschmolzenen Metalle.

Folglich kann die Laserschneidmaschine nicht nur präzise Schnitte durchführen, sondern auch die Schnittfläche sauber und glatt halten.

Schritt 5 Schließlich die Überprüfung

Reinigen Sie das fertige Produkt nach dem Schneiden und Gravieren des Materials, falls erforderlich. Überprüfen Sie die Genauigkeit und entfernen Sie eventuelle Rückstände.

III. Techniken des Laserschneidens

Laserschneidmaschine

Je nach Art des Hilfsgases gibt es vier verschiedene Schneidetechniken:

Schmelzschnitt

Beim Infusionsschneiden hilft das Hilfsgas nicht beim Schmelzen des Materials, sondern wirkt erst, nachdem der Laser das Material geschmolzen hat.

Inertes Gas (Stickstoff) wird in der Regel als Hilfsgas für das Schneiden betrachtet.

Das unter Druck stehende Hilfsgas bläst das geschmolzene Metall aus der Schnittfuge heraus, wodurch die Schneidgeschwindigkeit erhöht und die zum Schneiden des Materials erforderliche Laserenergie reduziert wird.

Das Schmelzschneiden wird zum Schneiden von Metall verwendet. Diese Technik wird auch als Schmelz- und Blasschneiden bezeichnet.

Brennschneiden

Das Hilfsgas (Sauerstoff) ist an der Verbrennung und dem Schmelzen des Materials beim Brennschneiden beteiligt.

Der Laserstrahl erhitzt das Material, und der Sauerstoff reagiert mit dem erhitzten Material, wodurch eine Flamme entsteht. Dies erhöht den Leistungseintrag in das Material und kommt dem Laserstrahl beim Schneiden des Materials zugute.

Gleichzeitig benutze ich den Hochdruck-Sauerstoffstrom, um geschmolzenes Metall wegzublasen und so das Schneiden zu realisieren.

Brennschneiden wird normalerweise für dicke Kohlenstoffstähle verwendet.

Aufgrund der Reaktion zwischen Sauerstoff und erhitzten Materialien wird diese Technik auch als reaktives Schneiden bezeichnet.

Sublimation Schneiden

Sublimationsschneiden tritt auf, wenn dünne Materialien (wie Folien und Stoffe) ohne Hilfsgas geschnitten werden.

Bei diesem Verfahren verdampft ein Laserstrahl das Material direkt, anstatt es zu schmelzen.

Die hohe Energie kann das Material im Brennpunkt verdampfen und so einen schmalen Schnitt erzeugen.

Diese Art des Schneidens wird auch als Verdampfungsschneiden bezeichnet.

Aufschlagschneiden

Das Schlagschneiden wird für Materialien verwendet, die mit kontinuierlichen Laserstrahlen nur schwer zu schneiden sind.

Dabei wird ein schnell gepulster Laserstrahl auf die Oberfläche des Materials gerichtet, um überlappende Löcher zu erzeugen.

Das Schlagschneiden wird in der Regel zum Trennen von spröden Materialien wie Keramik und Glas eingesetzt.

Die verschiedenen Arten von Lasern sollten auf die jeweilige Anwendung und die Materialien abgestimmt werden.

Zum Beispiel ist die CO2 Laser werden in der Regel zum Schneiden verschiedener Materialien verwendet, und der Faserlaser wird im Allgemeinen für Metall eingesetzt.

Die Laserschneidmaschine nutzt den Synergieeffekt von hochenergetischem Laserstrahl und Hilfsgas, um das präzise und hocheffiziente Schneiden von Metallmaterialien zu ermöglichen.

Bei der Bedienung der Laserschneidmaschine sind eine gute Ausbildung und Kenntnisse unerlässlich. So können Sicherheit und beste Ergebnisse erzielt werden.

Außerdem muss die Maschine regelmäßig gewartet werden, damit sie effizient arbeitet.

IV. Wozu dient das Laserschneiden?

Laserschneidmaschine

Die Laserschneidmaschine wird aufgrund ihrer Genauigkeit, Vielseitigkeit und der Fähigkeit, verschiedene Materialien zu schneiden, in vielen Branchen eingesetzt. Im Folgenden finden Sie eine alltägliche Anwendung von Laserschneidmaschinen:

Herstellung und Industrie

Die Laserschneidmaschine wird in der Fertigung häufig zum Schneiden und Formen verschiedener Materialien eingesetzt.

Sie erstellt komplexe Entwürfe, Muster und Komponenten für Automobile, Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Maschinen.

Gleichzeitig kann es zum Schneiden von Metall, Kunststoff, Gummi, Holz und Verbundwerkstoffen eingesetzt werden.

Beschilderung und Werbung

Das Laserschneiden ist in der Beschilderung und Werbung weit verbreitet, um individuelle Schilder, Schriftzüge, Logos und dekorative Elemente zu erstellen.

Er kann Acryl, Holz, Schaumstoff und Metall präzise schneiden, um komplizierte und optisch ansprechende Designs herzustellen.

Architektur und Innenarchitektur

Laserschneiden wird auch in der Architektur und Innenarchitektur eingesetzt, um komplizierte Muster, dekorative Paneele, Paravents und Trennwände herzustellen.

Sie kann präzise und komplizierte Schnitte in Holz, Acryl, Glas und Metall durchführen und so einzigartige und individuelle architektonische Elemente realisieren.

Gewebe und Textilien

Laserschneiden wird in der Textil- und Modeindustrie für Stoffe, Leder und andere Materialien verwendet, die in der Bekleidungsproduktion eingesetzt werden.

Es bietet präzise und saubere Schnitte, komplexe Muster und die Möglichkeit, schnell komplizierte Designs zu erstellen, was es zu einem unschätzbaren Werkzeug in der Modebranche macht.

Prototyping und schnelle Fertigung

Das Laserschneiden wird im Prototyping und in der Schnellfertigung für die schnelle Herstellung von Prototypen, die Produktion von Kleinserien und die Anpassung von Teilen eingesetzt.

Ihre Geschwindigkeit, Genauigkeit und Fähigkeit, verschiedene Materialien zu verarbeiten, machen sie zu einer idealen Technologie für Rapid Prototyping und iterative Designprozesse.

Bastel- und Hobbyanwendungen

Laserschneiden ist bei Bastlern, Künstlern und Handwerkern sehr beliebt.

Er kann Materialien wie Holz, Papier, Acryl und Leder präzise schneiden und gravieren, um komplizierte Designs, Schmuck, Ornamente und personalisierte Geschenke herzustellen.

V. FAQs

Welche Materialien können nicht verwendet werden? mit einer Laserschneidmaschine?

PVC (Polyvinylchlorid): Wenn eine Laserschneidmaschine PVC schneidet, werden giftige und ätzende Gase, wie z. B. Chlor, freigesetzt, die den Bediener und das Gerät schädigen.

Polycarbonat: Obwohl dünne Polycarbonatplatten für das Schneiden und Gravieren mit Laserschneidmaschinen verwendet werden können, können dicke Polycarbonatplatten schlechtere Ergebnisse erzielen. Die Hitzebeständigkeit des Materials kann dazu führen, dass es schmilzt und giftige Dämpfe freisetzt.

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol): ABS kann zum Laserschneiden verwendet werden, aber die Ergebnisse sind möglicherweise nicht zufriedenstellend und es entsteht ein schlechter Geruch. Es wird nicht für das Laserschneiden empfohlen.

Metalle mit reflektierenden Oberflächen: stark reflektierende Oberflächen (z. B. spiegelndes Aluminium oder Kupfer) können das Laserschneiden erschweren, da der Laser in die Maschine reflektieren und die optischen Komponenten oder andere Teile beschädigen kann.

Fiberglas: Beim Schneiden von Glasfasern mit einem Laserschneider können giftige Dämpfe entstehen, und aufgrund der abrasiven Eigenschaften der Glasfasern können auch Schäden an der Maschine verursacht werden.

Schaumstoff: Einige Schaumstoffe, insbesondere solche, die Chlor enthalten, können beim Laserschneiden giftige Gase freisetzen. Außerdem können Schaumstoffe Feuer verursachen oder schmelzen, was zu unbefriedigenden Schneideffekten führt.

HDPE (High-Density Polyethylen): HDPE lässt sich schlecht mit dem Laser schneiden, weil es leicht schmilzt und verbrennt, so dass chaotische Kanten entstehen.

Lexan: Obwohl Lexan ein Polycarbonat ist, wird es wegen der schlechten Schneidwirkung und der freigesetzten giftigen Gase nicht zum Laserschneiden empfohlen.

Chlorhaltiger Kautschuk: Wie bei PVC können beim Schneiden von chlorhaltigem Gummi giftige Dämpfe entstehen, die eine Gefahr für den Bediener und die Maschine darstellen.

Materialien, die eine klebende Unterlage enthalten: Das Schneiden von Materialien, die Klebstoff enthalten, kann dazu führen, dass der Klebstoff schmilzt und an den Bauteilen der Laserschneidmaschine hängen bleibt, was zu Maschinenschäden führen kann.

Was ist die Hauptgefahr? der Laserschneidmaschine?

Schädigung der Augen: Direkter oder reflektierter Kontakt mit dem hochintensiven fokussierten Strahl eines Laserschneiders kann zu schweren Augenschäden führen. Um Augenverletzungen zu vermeiden, sind ein geeigneter Augenschutz (Laserschutzbrille) und die Einhaltung eines Sicherheitsabstands zur Maschine unerlässlich.

Verbrennungen und Hautschäden: Wenn der Laserstrahl direkt mit der Haut in Berührung kommt, kann es zu Verbrennungen und Verletzungen der Haut kommen. Vermeiden Sie bei der Bedienung des Geräts unbedingt den Kontakt mit Laserstrahlen und beachten Sie das Sicherheitsprogramm.

Brandgefahr: Die hohen Temperaturen, die beim Laserschneiden entstehen, können dazu führen, dass brennbares Material, insbesondere Holz und Schaumstoff, Feuer fängt. Eine ordnungsgemäße Belüftung, die Verwendung von feuerfesten Materialien und die Überwachung der Maschine während des Betriebs können dieses Risiko mindern.

Giftige Dämpfe und Gase: Bei der Verwendung einer Schneidemaschine zum Schneiden oder Gravieren bestimmter Materialien (z. B. PVC und Glasfaser) können giftige Dämpfe und Gase freigesetzt werden. Ausreichende Belüftung und die ordnungsgemäße Verwendung von Luftfiltersystemen können helfen, diese Dämpfe zu kontrollieren und zu entfernen, um eine sichere Arbeitsumgebung zu gewährleisten.

Elektrische Gefahr: Die Laserschneidmaschine benötigt für ihren Betrieb ausreichend Strom, so dass potenzielle elektrische Risiken bestehen, wie z. B. ein elektrischer Schlag oder eine Beschädigung der Schneidmaschine aufgrund von Stromstößen. Eine ordnungsgemäße Erdung, die Vermeidung von feuchten Arbeitsbereichen und die Einhaltung der elektrischen Sicherheitsrichtlinien können diese Risiken verringern.

Mechanische Gefahr: die Laserschneidmaschine enthält bewegliche Teile. Wenn das Gerät die Finger und andere Körperteile einklemmt, kann dies zu Sicherheitsunfällen führen. Die Einhaltung der Sicherheitsprotokolle und die Sicherstellung von Schutzvorrichtungen und Sicherheitsverriegelungen sind von Vorteil, um das durch die Mechanik verursachte Risiko auf ein Maximum zu reduzieren.

Um diese Risiken zu verringern, ist es notwendig, die Sicherheitsrichtlinien des Herstellers zu befolgen, sich in der Bedienung der Maschine schulen zu lassen und eine sichere und kontrollierte Arbeitsumgebung zu schaffen.

Außerdem ist es wichtig, die Laserschneidmaschine und ihre Teile zu warten, um die potenziellen Risiken zu verringern.

Wie wähle ich eine für meine Bedürfnisse geeignete Laserschneidmaschine aus?

Bei der Auswahl einer geeigneten Laserschneidmaschine müssen viele Faktoren berücksichtigt werden.

Zum Beispiel die zu schneidenden Materialien. Die Dicke und Größe des Materials, die Beschränkung des Budgets sowie die erforderliche Schnittgenauigkeit.

Sie sollten verschiedene Maschinenmodelle, Leistungsmerkmale und Softwarefunktionen prüfen, um festzustellen, welche Maschine Ihren Prozessanforderungen entspricht.

VI. Schlussfolgerung

Die Laserschneidmaschine verwendet Hochleistungslaser, um in vielen Bereichen präzise und effizient zu schneiden.

Verschiedene Schneidtechniken wie das Flammen- und Schmelzschneiden werden für die moderne Fertigung und Produktion immer unverzichtbarer.

Die Laserschneidmaschinen von ADH bieten unvergleichliche Präzision und Effizienz in der Metallbearbeitung, Blechverarbeitung und verschiedenen Anwendungen im Maschinenbau.

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Wie funktioniert eine Laserschneidmaschine?

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