Laserschneidmaschine Beschreibung: Ein detaillierter Leitfaden

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Datum der Veröffentlichung: Mai 15, 2024

I.Einleitung

Seit der Erfindung des Laserschneidens in den 1960er Jahren hat sich seine Anwendung auf die Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Elektronik- und andere Industrien ausgeweitet.

Im Automobilbau beispielsweise wird die Laserschneidtechnik zur Herstellung von Komponenten wie Karosserieteilen, Fahrgestellen und Auspuffanlagen eingesetzt, um die Effizienz und Genauigkeit zu verbessern. In der Luft- und Raumfahrtindustrie spielt die Technologie je nach ihrer erstklassigen Leistung eine zentrale Rolle bei der Herstellung von Schlüsselkomponenten wie der Außenhaut von Flugzeugen, Tragflächen und Triebwerksschaufeln.

In diesem Artikel werden die Funktionsprinzipien, die grundlegenden Komponenten, die verwendbaren Materialien, die Vorteile und die Anwendungen von Laserschneidmaschinen erläutert, um diese bahnbrechende Technologie umfassend vorzustellen.

II. Wie funktionieren Laserschneidmaschinen?

Hier ist ein kurzes Video, das Ihnen die faszinierenden Möglichkeiten der Laserschneidmaschinen zeigt:

Funktionsprinzipien

Laserschneidmaschinen nutzen Laserstrahlen mit hoher Leistungsdichte, um die Oberfläche des Werkstücks zu bestrahlen, wodurch die Materialien schmelzen, verdampfen und chemische Reaktionen eingehen.

Im Allgemeinen kann das Laserschneiden in 4 Bereiche unterteilt werden:

  • Durch die Bestrahlung mit Laserstrahlen absorbiert die Materialoberfläche schnell Wärme.
  • Das Material, dessen Temperatur den Schmelzpunkt übersteigt, beginnt zu schmelzen und bildet ein Schmelzbad.
  • Wenn die Temperatur steigt, verdampft das Material und bildet Dampf, und die geschmolzenen Materialien werden unter der Wirkung des Dampfrückstoßes und des Hochgeschwindigkeitsschneidluftstroms abgesprengt.
  • Die Laserstrahlen bewegen sich entlang der Schneidebahn und formen kontinuierlich schmale Schlitze in das Material. Auf diese Weise wird der Schneidprozess beendet.

Grundlegende Komponenten

Eine Laserschneidmaschine besteht in der Regel aus den folgenden Komponenten:

  • Laser
  • Ein optisches System
  • Ein Schneidkopf
  • Ein CNC-Steuerungssystem
  • Ein Assistenzsystem
wie ein Laserschneider funktioniert

Laser:

Als Lichtquelle, die Laserstrahlen mit hoher Leistung und Qualität liefert, werden in der Regel CO2-Laser und Faserlaser eingesetzt.

Laser-Quelle

Laser-Quelle

Ein optisches System:

Das System, zu dem Reflexionsspiegel, Fokuslinsen und andere Komponenten gehören, fokussiert die Laserstrahlen präzise auf die Werkstückoberfläche.

Schneidkopf:

Er gibt Laserstrahlen und Schneidgase koaxial aus und steuert deren Relativbewegung und Position zum Werkstück.

Schneidkopf

Schneidkopf

Ein CNC-Steuerungssystem:

Sie steuert die Bewegungsbahnen und die Geschwindigkeit des Schneidkopfs, um automatisch zu schneiden.

CNC-Kontrollsystem

CNC-Kontrollsystem

Ein Assistenzsystem:

Es umfasst das Kühlsystem, das Rauchabzugssystem, das Gasversorgungssystem und andere Teile, die einen gleichmäßigen und hocheffizienten Betrieb gewährleisten.

Unter diesen Komponenten ist der Laser der wichtigste Faktor, der direkt über die Qualität und Effizienz des Schneidens entscheidet. Aufgrund ihrer hohen Effizienz und Qualität erweitern diese magischen Maschinen ihren Horizont in der industriellen Fertigung und fördern die Entwicklung der Laserschneidtechnologie und die industrielle Entwicklung.

Laserschneiden - Schritt für Schritt

Nehmen Sie eine Faserlaserschneidmaschine als Beispiel:

Laserschneidmaschine
  • Legen Sie die zu schneidenden Werkstücke auf den Arbeitstisch und stellen Sie die Schneidparameter wie Laserleistung, Schneidgeschwindigkeit und Luftdruck je nach Materialart und -stärke ein.
  • Aktivieren Sie den Laser, der Laserstrahl wird durch die Glasfaser übertragen, durch einen Kollimationsspiegel kollimiert, durch eine Fokussierungslinse fokussiert und aus der Düse ausgestoßen.
  • Der Schneidkopf bewegt sich unter der Kontrolle einer CNC-Steuerung in zwei Dimensionen relativ zu den Werkstücken, und die hohe Leistungsdichte im Brennpunkt des Laserstrahls schmilzt und verdampft die Materialien.
  • Die Schneidgase, wie Sauerstoff und Stickstoff, werden schnell durch Düsen ausgestoßen, um die geschmolzenen Materialien abzublasen und glatte Schnitte zu erzeugen.
  • Der Schneidkopf bewegt sich entsprechend der vorgesehenen Bahn und Geschwindigkeit, um die gewünschten geometrischen Formen aus den Werkstücken herauszuschneiden.
  • Schalten Sie nach dem Schneiden die Laser aus und blasen Sie Staub und Spritzer mit Druckluft vom Schneidkopf und den optischen Komponenten ab, um sie für das nächste Mal vorzubereiten.

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Es liegt auf der Hand, dass das Laserschneiden ein komplizierter Prozess ist, der einen Laser, ein optisches System, ein CNC-Steuerungssystem, ein Kühlsystem und andere Komponenten umfasst. Gleichzeitig sollte die Einstellung der Schneidparameter auf den zu bearbeitenden Materialien, der Dicke, den geometrischen Mustern und anderen Faktoren basieren.

Nur wenn wir ihre Funktionsprinzipien und Steuerungsparameter verstehen, können wir die hocheffiziente, präzise und flexible Qualität von Laserschneidmaschinen voll ausschöpfen.

III. Arten von Laserschneidmaschinen

Je nach Art des Lasers lassen sich die Laserschneidmaschinen in drei Hauptkategorien einteilen: CO2-Laserschneidmaschinen, Faserlaserschneidmaschinen und YAG-Laserschneidmaschinen.

Die verschiedenen Maschinen unterscheiden sich in den Bearbeitungsprinzipien, den verwendbaren Materialien und der Schneidleistung. Lassen Sie uns die Geheimnisse dieser Maschinen lüften.

 Laserschneider

CO2-Laserschneider

Als eine der am weitesten verbreiteten Laserschneidmaschinen verwenden sie CO2-Gase als Arbeitsstoffe und werden durch Energie aktiviert, um Infrarotstrahlen mit einer Wellenlänge von 10,6 μm zu erzeugen.

Außerdem absorbieren CO2-Laser gut Nichtmetalle, so dass sie für Holz, Acryl, Glas, Papier, Stoff, Kunststoff und Leder geeignet sind.

Vorteile von CO2-Laserschneidern:

  • Breiter Anwendungsbereich; die Schnittstärke von Nicht-Metallen kann bis zu 60 mm betragen.
  • Schmale Schlitze, kleine Wärmeeinflusszone und hochwertige Schnittfläche.
  • Hochwertige Laserstrahlen; konsistente und gleichmäßige Leistung.
CO2-Laserschneider

Nachteile von CO2-Laserschneidern:

  • Nicht geeignet für das Schneiden von Metall, insbesondere für Materialien mit hoher Reflexion.
  • Geringere Schnittgeschwindigkeit und Effizienz beim Schneiden dicker Platten
  • Kompliziertes optisches System, das eine regelmäßige Wartung und Kalibrierung erfordert.
  • Hoher Energieverbrauch mit einer Strom-Licht-Umwandlungsrate von nur 10 bis 15%.

Faserlaserschneider

Die mit Seltenen Erden dotierten Glasfasern als Verstärkungsmedium werden von Halbleiterlaserdioden gepumpt und erzeugen einen Lichtstrahl im nahen Infrarotbereich mit einer Wellenlänge von 1,06 bis 1,07 μm.

Laser in diesem Band haben eine extrem hohe Absorptionsrate für Metalle. Daher werden Faserlaserschneidanlagen speziell zum Schneiden von Metallwerkstoffen eingesetzt, insbesondere von rostfreiem Stahl, Kohlenstoffstahl, Aluminium, Kupfer usw.

ULFT Dual-Use-Faserlaserschneidmaschine

ULFT Dual-Use-Faserlaserschneidmaschine

Vorteile von Faserlaserschneidern:

  • Die Glasfaserübertragung mit einem einfachen optischen Pfad erfordert keine Wartung.
  • Ein kleiner fokussierter Lichtpunkt mit hoher Leistung und Dichte sorgt für hohe Effizienz.
  • Mit einem Strom-Licht-Wandlungsgrad von 30 bis 50 Prozent sind sie energiesparend und umweltfreundlich.
  • Solid-State-Design, kompakte Größe, hohe Zuverlässigkeit
  • Materialien mit hohem Reflexionsvermögen, wie z. B. Aluminium, Kupfer und Messing, die mit hohem Reflexionsvermögen verarbeitet werden können.

Im Vergleich zu CO2-Laserschneidern ist die Schneidgeschwindigkeit von Faserlaserschneidern für metallische Werkstoffe zwei- bis dreimal so hoch wie die von CO2-Laserschneidern und wird durch die Materialreflexion kaum beeinflusst. Allerdings gibt es Einschränkungen beim Schneiden von Nicht-Metallen, und die Kosten sind hoch.

YAG-Laserschneider

Die YAG-Laserschneidmaschine ist ein Festkörperlaser, der auf dem mit Neodym-Ionen (Nd3+) dotierten Yttrium-Aluminium-Granat (YAG)-Kristall basiert. Seine Arbeitswellenlänge liegt nahe bei der von Faserlasern, ebenfalls bei etwa 1,06 μm, daher wird die YAG-Laserschneidanlage in erster Linie auch zum Schneiden von Metallen verwendet.

YAG-Laserschneider

Vorteile von YAG-Laserschneidern:

  • Niedrige Kosten bei hoher Kosteneffizienz
  • Berücksichtigen Sie stark reflektierende Materialien wie Aluminium und Kupfer.
  • Hochwertige Laserstrahlen erzeugen einen perfekten Schneideffekt.
  • Mit geringer Leistung werden sie hauptsächlich für das Schneiden von dünnen Brettern und für das Schneiden mit hoher Geschwindigkeit verwendet.

Nachteile von CO2-Laserschneidern:

  • Pumpendioden und Quarze sind beides Verbrauchsmaterialien mit einer kurzen Lebensdauer.
  • Die fotoelektrische Umwandlungseffizienz ist gering und liegt im Allgemeinen unter 3%.
  • Begrenzte Leistung, ihre Leistung in der Schnittstärke und Geschwindigkeit sind nicht so gut wie Faserlaserschneider.
  • Komplizierte Strukturen mit hohen Wartungskosten.

Vergleich:

Bevor wir eintauchen, möchten Sie vielleicht ein Video genießen!

Arten von Laserschneidmaschinen
VergleichCO2-LaserschneidmaschineFaserlaser-SchneidemaschineYAG-Laserschneidmaschine
Aktiv MediumCO2-GasMit Seltenen Erden dotierte FaserNd-dotierter YAG-Kristall
Ausgangswellenlänge10,6μm1,06μm1,06μm
Geeignete MaterialienHauptsächlich Nicht-Metalle wie Holz, Acryl, Glas, Papier, Stoff, Kunststoff, Leder usw.In erster Linie Metalle, insbesondere stark reflektierende Materialien; es können auch einige Nichtmetalle geschnitten werdenSchneidet hauptsächlich Metalle, wie Aluminium, Kupfer und andere Nichteisenmetalle; kann auch Nichtmetalle schneiden
Schnittdicke<12mm bevorzugt, langsame Schnittgeschwindigkeit für dicke Platten<12mm, Schneidgeschwindigkeit für dünne Bleche ist 2-3 mal so hoch wie bei CO2Geringe Leistung, nur zum Schneiden von Blechen unter 8 mm geeignet
StrahlqualitätSchlecht, größere Flecken, nicht für großflächiges Schneiden geeignetAusgezeichnete, kleine Punktgröße, hohe Leistungsdichte, kann hochpräzises Schneiden erreichenGut, kann hochpräzises Schneiden erreichen
Präzision beim SchneidenMittelHochHoch
SchnittgeschwindigkeitMittelSchnell, ein Vielfaches der CO2-WerteLangsamer als Fasern, schneller als CO2
Elektrooptischer Wirkungsgrad10-15%Über 30%3-5%
StromverbrauchHochNiedrig, etwa 1/4 des CO2Höher als Faser
WartungskostenHoch, optische Komponenten und RF-Röhren müssen häufig ersetzt werdenGering, praktisch wartungsfreiMedium, Pumpenquellen müssen regelmäßig ausgetauscht werden
Ausstattung KostenHoch, etwa 350.000-1.000.000 CNYMittel, etwa 200.000-600.000 CNYNiedrige, ausgereifte Technologie, etwa 100.000-300.000 CNY
BetriebskostenHoch, etwa 20 CNY/StundeNiedrig, etwa 4 CNY/StundeHöher als Faser
Anwendung IndustrienWerbedekoration, Bekleidungsverarbeitung, Holzbearbeitung, Möbel, Kunsthandwerk, usw.Hauptsächlich Metallverarbeitung wie Automobilbau, Elektronik, Präzisionsmaschinen usw.Gravieren und Markieren von Metall, Schneiden von Dünnblechen aus Nichtmetall

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass CO2-Laserschneidmaschinen für das Schneiden von Nichtmetallen geeignet sind, Faserlaserschneidmaschinen eignen sich eher für das Schneiden von Metallen, während YAG-Laserschneidmaschinen ein moderates Preis-Leistungs-Verhältnis aufweisen und als Einstiegsgeräte verwendet werden können.

Die Benutzer sollten ihre Wahl anhand der oben genannten Faktoren abwägen. Mit dem technologischen Fortschritt wird erwartet, dass Faserlaserschneidmaschinen CO2-Laserschneidmaschinen ersetzen und in immer mehr Bereichen zum Mainstream werden.

VI. Branchenübergreifende Anwendungen

Als hochpräzises und effizientes Bearbeitungswerkzeug werden Laserschneidmaschinen in vielen Bereichen eingesetzt. Der Artikel stellt die Anwendungen von Laserschneidmaschinen in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Elektronik- und Medizinbranche vor.

Automobilindustrie

Laserschneidmaschine
  • Präzisionsteile

Laserschneidmaschinen, die hauptsächlich für die Herstellung von Präzisionsteilen in der Automobilindustrie verwendet werden, können die Effizienz des Schneidens und die Oberflächenqualität präziser Komponenten gewährleisten. Fahrzeugbremsbeläge und andere Kernkomponenten erfordern beispielsweise hochpräzises Schneiden, um ihre Leistung und Sicherheit zu gewährleisten.

  • Innere Teile

Die Bearbeitung von Innenteilen kann auch mit Laserschneidern durchgeführt werden. Innenraumteile erfordern in der Regel komplizierte und hochwertige Oberflächenbearbeitungen, die von Laserschneidanlagen aufgrund ihrer Flexibilität und Genauigkeit erfüllt werden können. Darüber hinaus können Laserschneidmaschinen kundenspezifische Designdienstleistungen anbieten, um die Anforderungen verschiedener Kunden zu erfüllen.

Luft- und Raumfahrt

Laserschneidmaschine
  • Komponenten der Flugzeugzelle

In der Luft- und Raumfahrt können Laserschneidmaschinen zur Herstellung von Flugzeugkomponenten eingesetzt werden, die hohe Anforderungen an das Produktgewicht und die Festigkeit stellen. Laserschneider können durch ihre hohe Schnittqualität und die kleinen Wärmeeinflusszonen sicherstellen, dass die Materialleistung nicht beeinträchtigt wird.

  • Motorenteile

Motorenteile können mit Laserschneidmaschinen hergestellt werden. Diese Bauteile erfordern in der Regel hohe Präzision und komplexe geometrische Muster. Diese Anforderungen können von Laserschneidmaschinen mit hoher Präzision und Geschwindigkeit erfüllt werden.

Darüber hinaus können einige Werkstoffe wie Titan- und Nickelbasislegierungen, die maschinell schwer zu bearbeiten sind, mit Laserschneidern bearbeitet werden.

Elektronik

Laserschneidmaschine
  • Leiterplatten

Laserschneidmaschinen werden hauptsächlich zum Schneiden von Leiterplatten eingesetzt. Da Leiterplatten die Hauptbestandteile der Elektronik sind, entscheiden ihre Fertigungspräzision und -qualität direkt über die Lebensdauer und Leistung der Elektronik, und daher ermöglichen Laserschneider eine hocheffiziente Fertigung von Leiterplatten.

  • Gehäuse und Kühlkörper

Obwohl Kühlkörper komplizierte Muster und hochwertige Oberflächenprozesse erfordern, können Laserschneidmaschinen diese Anforderungen dank ihrer hohen Präzision und Flexibilität erfüllen. Darüber hinaus können Laserschneidmaschinen die komplizierten Strukturen von Kühlkörpern bearbeiten und so deren Wärmeableitungsleistung verbessern.

Medizinische

Laserschneidmaschine
  • Implantate

Laserschneidmaschinen werden hauptsächlich für alle Arten von Implantaten in der medizinischen Industrie verwendet, z. B. für Gelenkersatz und Zahnimplantate. Darüber hinaus können sie auch komplexe Muster und Formen aus biokompatiblen Materialien schneiden, um die präzise Passform von Implantaten und ihre gute Integration in den Patienten zu gewährleisten.

  • Chirurgische Instrumente

Laserschneidmaschinen können für die Herstellung chirurgischer Instrumente verwendet werden. Die hohe Qualität und Geschwindigkeit der Laserschneidmaschine kann die Anforderungen an chirurgische Instrumente erfüllen und deren Leistung und Zuverlässigkeit gewährleisten. Darüber hinaus können kundenspezifische Designs die Anforderungen verschiedener Operationen erfüllen.

V. Schlussfolgerung

In dem Artikel werden die Funktionsprinzipien, die grundlegenden Komponenten, die Unterschiede zwischen den drei Arten von Laserschneidern und ihre Anwendungen im Detail erläutert. Laserschneider werden aufgrund ihrer hohen Genauigkeit, Geschwindigkeit und Qualität den Fertigungsmarkt in Zukunft anführen.

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Ob Sie nun Bleche oder Rohre schneiden müssen, unser Unternehmen hat die richtige Lösung für Sie. Wir hoffen, Sie finden das Gerät, das Ihren Bedürfnissen am besten entspricht.

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