Schneiden und Gravieren mit der Lasermaschine

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Datum der Veröffentlichung: Mai 9, 2024

I.Einleitung

Die Laserschneid- und -graviertechnik, eine der wichtigsten Technologien in der Fertigung, nutzt Laserstrahlen mit hoher Dichte, um Materialien durch Wärmebehandlung zu verdampfen oder zu schmelzen und so hochpräzise Schnitte oder Gravuren durchzuführen.

Im Vergleich zum herkömmlichen mechanischen Schneiden und chemischen Ätzen hat die Laserbearbeitung viele Vorteile, wie z. B. hohe Genauigkeit und Geschwindigkeit, breite Anwendung, kleine Wärmeeinflusszone, hohe Flexibilität und kontaktlose Bearbeitung.

Dank ihrer Vorzüge finden Laserschneid- und -graviermaschinen weltweit breite Anwendung. Die Statistik zeigt, dass der globale Markt für Laserschneidmaschinen im Jahr 2021 ein Volumen von 4,5 Milliarden Dollar erreicht, mit einem geschätzten durchschnittlichen jährlichen Wachstum von 8% im Jahr 2028.

Was die nachgelagerten Anwendungen betrifft, so werden in Branchen wie der Automobilherstellung, der Unterhaltungselektronik, der Werbedisplays, der Bekleidungs- und Textilindustrie sowie der Medizintechnik Laserbearbeitungsanlagen in großen Mengen eingesetzt, um die Produktionseffizienz und die Produktqualität zu verbessern.

In China hat die Laserschneidindustrie einen großen Durchbruch erzielt. Schätzungen zufolge wird der Markt für Laserschneidmaschinen in China bis 2025 mehr als 20 Milliarden Yuan betragen. Es ist absehbar, dass die Laserbearbeitungstechnologie eine immer zentralere Rolle bei der Förderung der hochwertigen Entwicklung der Fertigungsindustrie spielen wird.

Daher werden in diesem Artikel die Funktionsprinzipien des Laserschneidens und -gravierens, ihre Arten, Vorteile und Anwendungen vorgestellt, um den Kollegen in der Branche und potenziellen Kunden als Referenz zu dienen.

II. Wie schneidet und graviert eine Lasermaschine?

Laserschneiden oder -gravieren ist eine Bearbeitungsmethode, bei der die Wärmeeinwirkung von Lasern zum Materialabtrag genutzt wird. Ihre Funktionsprinzipien sind ähnlich, unterscheiden sich aber in den Bearbeitungsmethoden und -effekten. Ich werde sie im Folgenden vorstellen; vorher sehen wir uns ein kurzes Video an.

Arbeitsprinzipien des Laserschneidens

Beim Laserschneiden werden Laserstrahlen mit hoher Leistungsdichte auf der Oberfläche des Werkstücks eingesetzt, um das Material zu erhitzen, zu schmelzen und zu verdampfen und so das Werkstück zu durchtrennen. Die Verfahren sind wie folgt:

Erster Schritt: Die Laser erzeugen Laserstrahlen mit hoher Leistungsdichte und werden durch optische Systeme auf die Werkstückoberfläche fokussiert.

Zweiter Schritt: Die fokussierten Laserstrahlen bilden eine Hochtemperaturzone auf der Werkstückoberfläche und schmelzen und verdampfen das Material.

Dritter Schritt: Die CNC-Steuerung steuert den Schneidkopf so, dass er sich entlang der vorgesehenen Bahnen bewegt und den Schneidprozess beendet.

Zu den wichtigsten Parametern von Laserschneidmaschinen gehören Laserleistung, Spotdurchmesser, Schneidgeschwindigkeit, Hilfsgasdruck usw. Durch die Optimierung dieser Parameter kann eine hohe Schnittqualität erreicht werden, wie z. B. schmale Schlitze, weniger Grate und eine geringere Nachbearbeitungsschicht.

Arbeitsweise der Lasergravur

Laserschneidmaschine

Bei der Lasergravur werden Laserstrahlen mit relativ geringer Leistungsdichte eingesetzt, um die Oberfläche des Werkstücks selektiv abzutragen und die gewünschten Muster oder Wörter zu gravieren. Im Vergleich zum Laserschneiden schneidet die Lasergravur das Material in der Regel nicht vollständig durch.

Andernfalls steuert es die Laserparameter und Scanpfade, um eine lokalisierte Oberflächengravur zu erzielen. Die Prozesse sind wie folgt:

Erster Schritt: Konvertierung der zu gravierenden Muster oder Texte in digitale Vektor- oder Bitmap-Formate.

Zweiter Schritt: Die Laserstrahlen tragen das Material beim Scannen selektiv ab, wodurch ein ungleichmäßiger Schnitzeffekt entsteht.

Dritter Schritt: Durch die Einstellung von Parametern wie Laserleistung, Scangeschwindigkeit und Linienabstand steuern wir die Tiefe und Präzision der Gravur.

Mit der Lasergravur können verschiedene präzise und exquisite Muster, Texte und Logos auf der Oberfläche vieler verschiedener Materialien erzeugt werden. Der Gravureffekt und die Qualität hängen hauptsächlich von den Laserparametern, den Materialeigenschaften und dem Musterdesign ab.

Die Verarbeitungen müssen für verschiedene Materialien und Anwendungen verbessert werden, um die beste Wirkung zu erzielen.

Unterschiede zwischen Laserschneiden und Gravieren

Obwohl sowohl das Laserschneiden als auch das Lasergravieren die thermische Wirkung von Lasern zum Abtragen von Materialien nutzen, unterscheiden sie sich in den Bearbeitungsmethoden und Schneideffekten. Die wichtigsten Unterschiede sind die folgenden:

Zwecke der Verarbeitung: Das Laserschneiden zielt darauf ab, die Materialien zu durchtrennen, während das Lasergravieren darauf abzielt, die Materialien selektiv zu gravieren.

Laser-Parameter: Beim Laserschneiden werden Laserstrahlen mit hoher Leistungsdichte eingesetzt, während beim Gravieren Laserstrahlen mit relativ geringer Leistungsdichte verwendet werden.

Bearbeitungsgrad: Beim Laserschneiden wird das Material durchdrungen, während beim Gravieren in der Regel nur eine Schicht des Materials von der Oberfläche entfernt wird.

Ausrüstung unterstützen: Beim Laserschneiden ist ein Hochdruck-Hilfsgas erforderlich, um das geschmolzene Material abzublasen, während beim Gravieren normalerweise kein Hilfsgas benötigt wird.

Verarbeitungsgenauigkeit: Die Genauigkeit der Lasergravur ist in der Regel höher als die des Laserschneidens und erreicht die Mikroebene.

Obwohl sie sich voneinander unterscheiden, werden sie in pragmatischen Anwendungen kombiniert, um den Anforderungen der immer komplizierteren Prozesse gerecht zu werden.

Bei der Herstellung von Namensschildern aus Metall können wir zum Beispiel die Form mit dem Laser ausschneiden und dann mit der Lasergravur die Wörter und Muster der Namensschilder eingravieren.

Sowohl das Laserschneiden als auch das Lasergravieren nutzen die thermische Wirkung des Lasers, um Materialien zu entfernen und Prozesse zu veredeln. Beide Verfahren haben einzigartige Eigenschaften und können je nach den speziellen Bearbeitungsanforderungen und Materialeigenschaften optimiert und ausgewählt werden.

Daher hilft uns ein tiefes Verständnis der Funktionsprinzipien des Laserschneidens und -gravierens, die zentrale Rolle der Laserbearbeitung zu nutzen und die Produkteffizienz und Produktionsqualität zu verbessern.

III. Haupttypen von Lasermaschinen und ihre Anwendungen

Gegenwärtig gibt es je nach dem Unterschied des Lasers zwei Arten von Mainstream-Lasermaschinen, einschließlich CO2-Lasermaschinen und Faserlaser-Maschinen. Beide haben ihre Eigenschaften und Funktionen in angewandten Bereichen.

CO2-Laser für Nicht-Metalle (Holz, Acryl, Textilien, Papier)

CO2-Lasermaschinen emittieren eine Wellenlänge von 10,6 Mikrometern, die Nichtmetalle gut absorbieren können, so dass CO2-Lasermaschinen bei der Bearbeitung von Nichtmetallen besser abschneiden. CO2-Lasermaschinen werden hauptsächlich zum Schneiden und Gravieren von Holz, Acryl, Textilien und Papier verwendet.

Holz: CO2-Laser können Holz für Möbel, Dekorationen oder andere Holzprodukte präzise schneiden. Gleichzeitig sind sie in der Lage, präzise Gravuren, wie Muster und Wörter, zu erzeugen.

Acryl: In der Werbe- und Dekorationsindustrie können CO2-Lasermaschinen Acrylplatten für die Herstellung von Schildern, Aufstellern und Leuchtkästen präzise schneiden.

Textilien: CO2-Lasermaschinen können zum Schneiden und Gravieren von Textilien verwendet werden, um Kleidung, Vorhänge und andere Dekorationen herzustellen.

Papier: Beim Verpackungsdesign und bei der Herstellung von Grußkarten und anderen Papierprodukten können CO2-Lasermaschinen präzise Schneide- und Gravurarbeiten durchführen und so personalisierte Designlösungen anbieten.

Faserlaser für Metalle

Laserschneidmaschine

Faserlaser emittieren 10,6-Mikrowellen-Laser, die von Metallen gut absorbiert werden können, weshalb sie für die Metallbearbeitung eine gute Wahl sind. Faserlaser können alle Arten von Materialien schneiden, z. B. rostfreien Stahl, Kohlenstoffstahl, Aluminium und Kupfer.

Rostfreier Stahl und Kohlenstoffstahl: Faserlaser-Maschinen können diese Materialien schnell und präzise schneiden und werden daher häufig in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Bauindustrie eingesetzt.

Aluminium und Kupfer: Obwohl das Reflexionsvermögen und die Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien relativ hoch sind, können Faserlaser-Maschinen mit fortschrittlicher Technologie die Materialien präzise schneiden und sind in der Elektronik und der Elektroindustrie weit verbreitet.

Überlegungen zu Laserleistung und Arbeitsbereich

Bei der Auswahl von Lasermaschinen sind die Laserleistung und die Größe der Arbeitsbereiche die beiden wichtigsten Faktoren, die berücksichtigt werden sollten. Die Laserleistung wirkt sich auf die Schneid- oder Graviergeschwindigkeit und -stärke aus, während die Größe des Arbeitsbereichs über die Größe der zu bearbeitenden Materialien entscheidet.

Laserleistung: Lasermaschinen mit hoher Leistung eignen sich für das Schneiden relativ dicker Materialien oder für Anwendungen, die eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit erfordern. Lasermaschinen mit geringer Leistung eignen sich für dünne Materialien und präzise Bearbeitungen.

Arbeitsbereich: Großformatige Lasermaschinen eignen sich für großformatige Materialien oder die Massenproduktion, während kleinformatige Lasermaschinen für kleine Werkstücke oder die Herstellung von Mustern geeignet sind.

Anpassung des Lasertyps an Material und Anwendungsanforderungen

Darüber hinaus sollte die Auswahl von Lasermaschinen auch auf der Grundlage der Materialart und der spezifischen Anwendungsanforderungen erfolgen.

So sollten beispielsweise für nichtmetallische Werkstoffe, die geschnitten oder graviert werden müssen, CO2-Lasermaschinen gewählt werden, während für die Bearbeitung von Metallwerkstoffen Faserlasermaschinen eingesetzt werden sollten. Außerdem sollten die Laserleistung und die Arbeitsbereiche den Anforderungen der spezifischen Produktionsanforderungen entsprechen.

Ausgehend von der obigen Einführung ist es offensichtlich, dass jeder Lasermaschinentyp einzigartige Anwendungsbereiche und Vorteile aufweist. Daher kann die richtige Auswahl von Lasermaschinen die Produktivität und Bearbeitungsqualität erheblich steigern.

IV. Vorteile des Laserschneidens und -gravierens

Die Laserschneid- und -graviertechnik nimmt aufgrund ihrer hervorragenden Leistungsfähigkeit und der breiten Anwendungsmöglichkeiten eine immer wichtigere Stellung in der modernen Fertigung ein. Im Vergleich zu den traditionellen mechanischen Bearbeitungsverfahren hat der Laserprozess in vielerlei Hinsicht Vorteile, die ihn zu einer idealen Wahl für die Bearbeitung von Metallen und nichtmetallischen Werkstoffen machen.

Laserschneidmaschine

Hohe Präzision und komplizierte Details

Einer der herausragendsten Vorteile des Laserschneidens und -gravierens ist die extrem hohe Genauigkeit und die große Leistungsfähigkeit im Detail. Laserstrahlen können auf weniger als 0,1 mm fokussiert werden, was in Verbindung mit präzisen CNC-Steuerungssystemen eine Bearbeitungstoleranz von ±0,05 mm ermöglicht, um die Produktionsanforderungen für präzise Komponenten zu erfüllen.

Gleichzeitig kann der Schneidkopf komplizierte Muster, Wörter und Texturen flexibel schneiden und gravieren und bietet so eine außergewöhnliche Gestaltungsvielfalt.

Minimaler Materialabfall und saubere Kanten

Aufgrund der schmalen Schnitte des Laserschneidens, die in der Regel nur 0,1 bis 0,5 mm betragen, wird der Materialabfall minimiert. Im Vergleich zum herkömmlichen mechanischen Schneiden kann das Laserschneiden und -gravieren eine große Menge an Rohstoffen einsparen und die Materialausnutzung verbessern.

Darüber hinaus werden beim Laserschneiden und -gravieren qualitativ hochwertige Schnitte und glatte Schnittflächen erzeugt, die keine Nachbearbeitung erfordern, was nachfolgende Polier- und Reinigungsvorgänge erspart.

Schnelle Verarbeitungsgeschwindigkeit und Automatisierung

Laserschneiden und -gravieren mit hoher Effizienz, insbesondere beim Schneiden von dünnem Plattenmaterial, kann über 100 Meter pro Minute schneiden. Gesteuert durch CNC-Steuerungssysteme können Laserbearbeitungsprozesse automatisch durchgeführt werden, was die Konsistenz von Produktivität und Produktionsqualität erheblich verbessert.

So können beispielsweise das Beladen, Entladen, Zuführen und Bearbeiten von Laserschneidmaschinen automatisiert werden, was manuelle Eingriffe reduziert und Arbeitskosten spart.

Große Auswahl an kompatiblen Materialien

Die Technologie des Laserschneidens und -gravierens ist mit einer Vielzahl von Materialien kompatibel, darunter fast alle Arten von Metallen und Nichtmetallen. Zu den gängigen schneidbaren Materialien gehören Metalle wie Kohlenstoffstahl, rostfreies Kupfer, Aluminiumlegierungen, Kupfer und Titan sowie Nichtmetalle wie Holz, Acryl, Textilien, Leder, Glas und Keramik.

Darüber hinaus können Laser auch einige schwer zu bearbeitende Materialien wie Verbundwerkstoffe und Hartlegierungen bearbeiten.

Digitale Entwurfseingabe und Wiederholbarkeit

Beim Laserschneiden und -gravieren wird in der Regel ein CNC-Steuerungssystem eingesetzt, das Vektordateien von CAD-Zeichnungen direkt lesen kann. Vollständig digitale Prozesse können Entwürfe ändern und Parameter optimieren. Sobald die geeigneten Bearbeitungsparameter festgelegt sind, führen die Lasermaschinen eine wiederholte und gleichmäßige Bearbeitung durch, um die für die industrielle Produktion wichtige Konsistenz der Massenproduktion zu gewährleisten.

Kostengünstiges Prototyping und kundenspezifische Anpassung

Die Laserbearbeitung eignet sich für kleine Produktionsserien und die Herstellung von Mustern. Da kein teurer Modellbau erforderlich ist, kann das Laserschneiden und -gravieren die Validierung und Iteration des Produktdesigns schnell und wirtschaftlich abschließen.

Gleichzeitig können mit der Lasergravur verschiedene personalisierte Muster, Wörter und Zahlen auf die Werkstückoberfläche aufgebracht werden, was kleinen und mittleren Unternehmen und Kunden die Möglichkeit gibt, Innovationen zu geringen Kosten zu verwirklichen.

Umweltfreundlich (keine Chemikalien oder Werkzeuge)

Im Vergleich zu herkömmlichen Schneid- und Gravurverfahren ist die Laserbearbeitung umweltfreundlicher. Laserverfahren, die frei von chemischen Lösungsmitteln oder Tinten sind und bei denen keine Abfälle anfallen, erfüllen die Anforderungen an eine saubere Produktion.

Durch die berührungslose Bearbeitung werden Werkzeugverschleiß und -wechsel sowie Lärm- und Vibrationsbelastung vermieden, was die Umweltbedingungen in der Werkstatt erheblich verbessert.

Die Technologie des Laserschneidens und -gravierens, die sich durch Genauigkeit, Effizienz, niedrige Kosten und Umweltschutz auszeichnet, findet in immer mehr Produktionsbereichen Anwendung.

Von der industriellen Produktion über das individuelle Design und die Herstellung von Mustern bis hin zur Massenproduktion bietet die Laserbearbeitung mehr Möglichkeiten und Flexibilität für Produktdesign und Fertigung. Die sich entwickelnde und ausgereifte Lasertechnologie wird das Laserschneiden und -gravieren in immer mehr Bereichen ermöglichen.

V. Anwendungen und Beispiele

Im Folgenden möchte ich einige pragmatische Anwendungsbereiche und Beispiele für Sie auflisten:

Beschilderung und Werbeartikel

Plakate und Schautafeln: Lasermaschinen können komplizierte Muster und Wörter in Acryl, Holz und andere Materialien schneiden und gravieren und so exquisite Werbetafeln und Anzeigetafeln herstellen.

Trophäen und Souvenirs: Lasergraveure können personalisierte Muster, Wörter oder Bilder auf Trophäen und Souvenirs eingravieren, um spezielle, maßgeschneiderte Dienstleistungen anzubieten.

Elektronische Gehäuse und Schalttafeln

Telefon- und Computerschränke: Laserschneid- und -graviermaschinen können präzise Schnitte in Materialien wie Metall und Kunststoff durchführen und so komplex geformte und maßgenaue Telefon- und Computergehäuse herstellen.

Elektronisches Bedienfeld: Laserschneider können verschiedene Löcher und Öffnungen in elektronischen Schalttafeln schneiden, wie z. B. Knopflöcher, Löcher für Kontrollleuchten usw., wobei Präzision und Ästhetik gewährleistet sind.

Komponenten für die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrt

Fahrzeugkomponenten: Mit Laserschneidmaschinen können Automobilteile wie Karosserieteile und Motorhauben präzise und schnell geschnitten werden, was die Produktivität und Produktqualität verbessert.

Komponenten für die Luft- und Raumfahrt: Laserschneidmaschinen sind in der Lage, hochfeste Legierungen, die in der Luft- und Raumfahrt verwendet werden, hochpräzise zu schneiden und Kernteile wie Flugzeugschalen und Motorkomponenten zu fertigen.

Verpackungen und Displays am Verkaufsort

Verpackungsschachtel: Lasermaschinen stellen Verpackungskartons schnell und effizient her, indem sie zuvor komplizierte Strukturen von Verpackungskartons aus Karton und Wellpappe ausschneiden.

Verkaufsständer: Laserschneidmaschinen können verschiedene Formen von Display-Komponenten auf Materialien wie Acryl und Holz schneiden, die dann zu einem attraktiven, praktischen Verkaufsständer zusammengesetzt werden.

VI. Schlussfolgerung

Um die Technologie des Laserschneidens und -gravierens zu verstehen, müssen Anfänger grundlegende Kenntnisse und Arbeitstechniken beherrschen. ADH Machine Tool konzentriert sich seit 40 Jahren auf High-End-Laserschneidmaschinen mit einer breiten Palette an Produkte.

Aber wissen Sie, was ihr Geheimnis ist? Es stellt sich heraus, dass ADH Werkzeugmaschine setzt nicht nur auf technologische Innovation, sondern auch auf eine äußerst strenge Kontrolle der Produktqualität - kein Wunder, dass das Unternehmen von seinen Kunden immer wieder gelobt wird.

Taten sprechen lauter als Worte. Melden Sie sich schnell an bei die offizielle Website von ADH und wählen Sie Ihren Favoriten Laserschneider! Oder direkt Kontakt mit dem Verkaufsteamund wir werden Sie bei der Auswahl professionell beraten, damit sich Ihre Investition lohnt.

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