Wozu werden Laserschneidmaschinen eingesetzt? Innovation anregen

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Datum der Veröffentlichung: Mai 23, 2024

I.Einleitung

Laserschneidmaschinen lassen sich bis ins Jahr 1965 zurückverfolgen, als das Western Electric Engineering Research Center zum ersten Mal eine Maschine zum Bohren von Löchern in Diamantformen einsetzte. Später, im Jahr 1967, erfand das Vereinigte Königreich eine Methode zum laserunterstützten Sauerstoffstrahlschneiden von Metallen. In den 1970er Jahren wurde die Laserschneidetechnik in der Luft- und Raumfahrt zum Schneiden von Titanmetall eingesetzt.

Als Kerntechnologie in der modernen Fertigung spielen Laserschneidmaschinen in vielen Bereichen eine entscheidende Rolle. Mit ihren Vorteilen wie hohe Präzision, Effizienz und Flexibilität bieten sie ungeahnte Möglichkeiten für die Materialbearbeitung.

Laserschneidmaschine

In diesem Artikel wird das Wissen über Laserschneidmaschinen, einschließlich ihrer Funktionsprinzipien, Art, Anwendung und künftiger Entwicklungstrends, erörtert, um den Lesern und Benutzern einen umfassenden Leitfaden an die Hand zu geben.

In der modernen Fertigung haben sich die Laserschneidmaschinen mit ihren einzigartigen Vorteilen zu wahren Schmuckstücken im Bereich der Bearbeitung entwickelt. Sie können nicht nur verschiedene Materialien präzise schneiden, sondern auch die Anforderungen an die Bearbeitung komplexer Formen erfüllen und so die Produktionseffizienz und Produktqualität erheblich verbessern.

Im Mittelpunkt des Artikels stehen die grundlegenden Kenntnisse über Laserschneidmaschinen, einschließlich ihres Funktionsprinzips, ihrer Typen, ihrer Anwendungen in verschiedenen Sektoren und ihrer Zukunftstrends. Auf der Grundlage der Diskussion können die Benutzer von Laserschneidmaschinen ein tieferes Verständnis von Laserschneidmaschinen gewinnen.

II. Verständnis der Laserschneidtechnik

1. was ist Laserschneiden?

Die Laserschneidmaschine ist eine Technologie, die eine hohe Leistungsdichte nutzt, um Materialien zu schmelzen, zu verbrennen oder zu verdampfen, um das Laserschneiden zu beenden. Laserschneidmaschinen verwenden das optische System und das CNC-Steuerungssystem, um die Laserstrahlen auf die Materialoberfläche zu fokussieren und so hochwertige Schnittkanten zu erzeugen.

Die Technologie des Laserschneidens wurde erstmals 1965 beim Bohren von Diamantformen angewandt, und 1967 wurde im Vereinigten Königreich ein Verfahren zum laserunterstützten Sauerstoffstrahlschneiden von Metallen eingeführt.

Laserschneidverfahren können in 3 Schritte unterteilt werden:

Schritt 1: G-Code-Datei generieren

Vor dem Schneiden ist es notwendig, einen G-Code für den Schneidauftrag zu erstellen. Der G-Code ist eine Reihe von maschinenlesbaren Anweisungen, die der Maschine die Position des Laserschneidkopfes mitteilen.

Schritt 2: Erzeugung eines Laserstrahls

Laserquelle

Laserstrahlen werden von Lasergeneratoren erzeugt, und verschiedene Laser verwenden unterschiedliche Lasermedien. Ihre physikalischen Prinzipien sind jedoch ähnlich.

Schritt3:Schneideverfahren

Die Laserstrahlen werden durch hochwertige Linsen auf den Arbeitsbereich fokussiert und bilden einen sehr kleinen Brennpunkt. Je nach Materialstärke kann die Schlitzbreite der Schnitte bis zu 0,1 mm betragen.

Während des Schneidens werden Hilfsgase wie Sauerstoff und Stickstoff auf die Schneidbereiche gesprüht, um die geschmolzenen Materialien zu reinigen und zu blasen und die Sauberkeit des Schneidens zu erhalten.

Im Allgemeinen wird die Laserschneidtechnologie, die sich durch Präzision, Effizienz und Flexibilität auszeichnet, in der industriellen Fertigung, in Schulen, kleinen Unternehmen und im Bauwesen usw. eingesetzt,

Sehen Sie sich ein kurzes Video an, um den Arbeitsprozess von Laserschneidmaschinen kennenzulernen.

2. verschiedene Arten von Laserschneidmaschinen

Je nach den Unterschieden bei den Lasern lassen sich die Laserschneidmaschinen hauptsächlich in drei Typen unterteilen: CO2-Laserschneider, Faserlaserschneider und YAG-Laserschneider. Jeder Typ hat seine eigenen Anwendungsbereiche und Eigenschaften.

(1) CO2-Laserschneider

  • CO2-Laserschneidmaschinen verwenden CO2-Gase als Lasermedium und eignen sich für nichtmetallische Werkstoffe wie Holz, Kunststoff und Gewebe. Sie können auch dünne Metallmaterialien schneiden.
  • Ein CO2-Laser erzeugt einen Lichtstrahl, indem er einen elektrischen Strom durch eine mit Kohlendioxid, Stickstoff und Helium gefüllte Röhre leitet.
  • Mit einer Wellenlänge von 10,6 Mikrometern eignen sich CO2-Laserschneidmaschinen zum Schneiden und Gravieren von nichtmetallischen Materialien.

(2) Faserlaserschneider

Laserschneidmaschine
  • Die Faserlaserschneidmaschine verwendet mit Seltenen Erden dotierte optische Fasern als Lasermedium, die sich durch hohe Leistung und Effizienz sowie geringe Wartungsanforderungen auszeichnen.
  • Sie eignen sich zum Schneiden von Metallwerkstoffen, insbesondere von reflektierenden Metallwerkstoffen.
  • Mit einer Wellenlänge von 1,064 Mikrowellen können Faserlaserschneider einen Brennpunkt mit kurzen Durchmessern erzeugen, der für hochpräzises Schneiden geeignet ist.

(3) YAG-Laser-Schneidegeräte

  • Der YAG-Laserschneider verwendet Yttrium-Aluminium-Granat-Kristalle (YAG) als Lasermedium und erfüllt damit die Anforderungen an hohe Präzision und hohe Schnittqualität.
  • Mit einer Wellenlänge von 1,06 Mikrometern eignen sie sich für Metalle und einige nichtmetallische Materialien.

(4) Vergleich der Vor- und Nachteile

Vergleich der Vor- und Nachteile von drei Arten von Laserschneidmaschinen

Eine Tabelle fasst die wichtigsten Vor- und Nachteile der einzelnen Laserschneidertypen zusammen und hilft Ihnen, die jeweiligen Einsatzmöglichkeiten und Grenzen zu verstehen.

Laserschneider TypVorteileBenachteiligungen
CO2-Laserschneider- Kann verschiedene dünne Materialien schneiden - Hohe Energieeffizienz - Relativ niedrige Kosten- Nicht geeignet zum Schneiden von dicken Metallmaterialien - Erfordert regelmäßige Wartung und Gaswechsel
Faserlaserschneider- Hohe fotoelektrische Umwandlungsrate - Geringer Stromverbrauch - Geeignet zum Schneiden von Metallwerkstoffen - Geringe Wartungskosten, lange Lebensdauer- Hoher Preis - Nicht für das Schneiden von Nicht-Metall-Materialien geeignet
YAG-Laserschneider- Gute Strahlqualität - Hohe Schnittgeschwindigkeit - Geeignet für hochpräzise Bearbeitung- Niedriger photoelektrischer Umwandlungswirkungsgrad - Hohe Wartungskosten

Durch ein umfassendes Verständnis von Laserschneidmaschinen können wir die Technologie in verschiedenen Sektoren besser nutzen, um die Entwicklung aller Sektoren zu unterstützen. Mit der Weiterentwicklung der Laserschneidtechnologie wird diese auch weiterhin die Entwicklung und Innovation der Fertigung fördern.

III. Anwendungen von Laserschneidmaschinen

Die Laserschneidmaschine, eine Art fortschrittlicher Maschine, verwendet Laserstrahlen mit hoher Leistungsdichte zum Schneiden von Materialien und wird in vielen Bereichen eingesetzt. In diesem Artikel wird ihre Anwendung in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der medizinischen Versorgung, der Elektronik, dem Bauwesen und der Schmuckindustrie im Detail vorgestellt.

Laserschneidtechnik

1.Automobilindustrie

(1) Präzisionsschneiden von Autoteilen

Die Laserschneidetechnik hat in der Automobilherstellung eine wichtige Rolle gespielt. Sie ermöglicht das präzise und komplizierte Schneiden von Fahrzeugkomponenten wie Karosserieteilen, Türrahmen, Kofferräumen und Dachabdeckungen.

Laserschneidmaschinen bestrahlen die Materialoberfläche mit Laserstrahlen und schmelzen oder verdampfen das Material, um einen hochpräzisen Schnitt zu erzielen. Die Technologie hat nicht nur die Produktpräzision von Fahrzeugkomponenten verbessert, sondern auch die Produktzyklen und -kosten verkürzt.

Präzisionsschneiden von Autoteilen

(2) Herstellung von Auspuffanlagen

Laserschneidanlagen sind bei der Herstellung von Auspuffanlagen für Kraftfahrzeuge unverzichtbar. Auspuffanlagen aus Edelstahl oder Aluminiumlegierungen ermöglichen ein hocheffizientes und präzises Schneiden von Materialien, um die Qualität und Leistung von Auspuffanlagen zu gewährleisten.

Darüber hinaus kann die Laserschneidtechnik den Materialabfall reduzieren und so die Produkteffizienz verbessern.

2. die Luft- und Raumfahrtindustrie

(1) Schneiden von Luftfahrzeugkomponenten

Die Technologie des Laserschneidens ist in der Luft- und Raumfahrtindustrie zur Herstellung von Flugzeugteilen weit verbreitet. Mit einer Laserschneidmaschine können Flugzeugteile, Tragflächen und andere wichtige Komponenten so geschnitten werden, dass sie den strengen Anforderungen an Qualität und Sicherheit entsprechen.

Die Einführung dieser Art von Technologie kann nicht nur die Produkteffizienz verbessern, sondern auch Materialabfälle und Produktkosten reduzieren.

(2) Herstellung von Turbinenschaufeln

Herstellung von Turbinenschaufeln

Turbinenschaufeln als Kernkomponenten eines Flugzeugtriebwerks stellen hohe Anforderungen an die Fertigungsqualität und Effizienz.

Laserschneidmaschinen ermöglichen das hochpräzise Schneiden der komplizierten Muster von Turbinenschaufeln und garantieren deren Leistung und Haltbarkeit unter hohen Temperaturen und Druck.

Außerdem kann die Laserschneidtechnik den Produktzyklus und die Kosten für die Herstellung von Turbinenschaufeln verkürzen.

3. medizinische Industrie

(1) Herstellung von chirurgischen Instrumenten

Die Laserschneidetechnik wird auch zur Herstellung chirurgischer Instrumente eingesetzt. Sie kann chirurgische Messer, Pinzetten und andere chirurgische Instrumente präzise schneiden und deren Schärfe und Haltbarkeit garantieren.

Daher hat die Laserschneidetechnik die Qualität der chirurgischen Instrumente verbessert und die Produkt- und Zeitkosten gesenkt.

Laserschneidmaschine

(2) Herstellung von medizinischen Implantaten

Laserschneidmaschinen werden heute in großem Umfang bei der Herstellung medizinischer Implantate eingesetzt, z. B. bei Gelenkersatz und Zahnimplantaten. Laserschneidmaschinen können Metall- und Kunststoffmaterialien mit hoher Präzision schneiden, um sicherzustellen, dass die Größe und Form der Implantate den Anforderungen der Patienten entspricht.

Darüber hinaus kann die Laserschneidtechnik auch die Zeitkosten für die Herstellung von Implantaten senken.

4. die Elektronikindustrie

(1) Schneiden von Leiterplatten

Schneiden von Leiterplatten

Wenn es um Laserschneidmaschinen geht, wissen wir alle, dass sie zum Schneiden von Leiterplatten verwendet werden können. Leiterplatten sind die wichtigsten Bestandteile elektronischer Produkte. Ihre Fertigungspräzision und -qualität entscheidet direkt über die Leistung und Lebensdauer elektronischer Produkte.

Laserschneider ermöglichen einen hochpräzisen und effizienten Zuschnitt von Leiterplatten, was der Fertigungsqualität und -genauigkeit zugute kommt.

(2) Präzisionsschneiden von elektronischen Bauteilen

Laserschneidmaschinen können auch alle Arten von elektronischen Bauteilen, wie Widerstände, Kondensatoren und Transistoren usw., präzise schneiden.

Die Technologie kann nicht nur die Präzision und Qualität der Bauteile verbessern, sondern auch Feinbearbeitungen wie Stanzen und Rillen durchführen und so die Präzision und Qualität der Bauteilherstellung weiter steigern.

5. das Baugewerbe

(1) Herstellung von Bauteilen

Strukturelle Komponenten

Laserschneidmaschinen werden normalerweise zur Herstellung von Bauteilen verwendet. Sie können Stahlwerkstoffe, Aluminiumwerkstoffe und andere Baumaterialien präzise schneiden, um zu gewährleisten, dass die Größen und Formen der Strukturkomponenten den Konstruktionsanforderungen entsprechen.

Die Technologie hat nicht nur die Baueffizienz verbessert, sondern auch den Materialabfall und die Produktkosten minimiert.

(2) Schneiden von Architekturelementen

Laserschneidmaschinen können auch zum Schneiden von architektonischen Elementen, wie z. B. dekorativen Metallplatten, Glas und Stein, verwendet werden. Mit der Laserschneidetechnik können komplexe architektonische Elemente präzise geschnitten werden, um ihre Ästhetik und Funktionalität zu gewährleisten.

Darüber hinaus kann die Laserschneidetechnik die Herstellungszeit und die Kosten von Architekturelementen reduzieren.

6.Schmuckindustrie

Schmuckindustrie

(1) Präzisionsschneiden von Schmuckdesigns

Die Maschine in der Industrie sind weit verbreitet für die präzise Schneiden von Schmuck-Design verwendet. Laserschneiden Technologie kann genau Schneiden von Gold, Silber, Platin und anderen Edelmetallen, so dass die Exquisitität und Komplexität zu gewährleisten.

Laserschneidmaschinen können die Schönheit von Schmuckstücken verbessern und gleichzeitig den Materialabfall und die Produktkosten reduzieren.

(2) Gravur und Kennzeichnung

Laserschneidmaschinen können auch zum Gravieren und Markieren von Schmuck verwendet werden. Laserschneidmaschinen ermöglichen das präzise Schneiden komplizierter Muster und Wörter, um die Einzigartigkeit und Ästhetik von Schmuckstücken zu gewährleisten.

Darüber hinaus können mit der Laserschneidetechnik auch die Produkt- und Zeitkosten für Schmuck reduziert werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Laserschneidtechnologie vielversprechende Anwendungsperspektiven und Vorteile bietet. Sie kann nicht nur die Produkteffizienz und -qualität verbessern, sondern auch die Produkt- und Zeitkosten senken und so die Entwicklung in den verschiedensten Sektoren fördern.

Laserschneidmaschine

IV. Vorteile des Einsatzes von Laserschneidmaschinen

1. hohe Präzision und Genauigkeit

Laserschneidmaschinen sind für ihre hohe Präzision und Effizienz bekannt.

(1) Der Durchmesser des Laserstrahls kann in einem extrem kurzen Bereich eingestellt werden, normalerweise innerhalb von 0,05 mm, was eine extrem hohe Schnittpräzision ermöglicht.

(2) Aufgrund ihrer hohen Präzision eignen sie sich gut für komplizierte und präzise Schneideprojekte, wie z. B. elektronische Bauteile und präzise mechanische Komponenten.

(3) Darüber hinaus sind Laserschneidverfahren frei von physischem Kontakt, so dass keine mechanischen Pressen auf die Materialien einwirken und Verformungen und Beschädigungen der Materialien wie bei herkömmlichen Schneidverfahren vermieden werden.

Laserschneidmaschine

Um die Vorteile von Laserschneidanlagen aufzuzeigen, wird in einer Tabelle die Schneidgenauigkeit von Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Plasmaschneiden und Brennschneiden bei einer Leistung von 3 kW für verschiedene Blechdicken verglichen.

SchnittmethodeLeistungsstufeDünne Platte (<3mm) GenauigkeitMittlere Platte (3-10 mm) GenauigkeitDickes Blech (>10mm) Genauigkeit
Wasserstrahlschneiden3kW±0,1mm±0,5 mm±0,8 mm
Laserschneiden3kW±0,05 mm±0,08 mm±0,1mm
Plasmaschneiden3kW±1,0 mmNicht anwendbarNicht anwendbar
Autogenes Brennschneiden3kW±1,0 mmNicht anwendbarNicht anwendbar

Anhand der Tabelle können wir sehen, dass Wasserstrahl- und Laserschneiden bei 3 kW Laserleistung eine viel höhere Genauigkeit aufweisen als Plasmaschneiden und Autogenschneiden.

Wenn die Schneidaufgaben eine hohe Schnittpräzision und glatte Schnittkanten erfordern, ist das Laserschneiden im Allgemeinen die beste Wahl.

2. geschwindigkeit und effizienz

Laserschneidmaschine

Ein weiterer wesentlicher Vorteil von Laserschneidmaschinen ist ihre hohe Geschwindigkeit und Effizienz.

(1) Im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen Schneidverfahren kann die Geschwindigkeit des Laserschneidens um das 8- bis 20-fache erhöht werden, wobei gleichzeitig 15% bis 30% an Material eingespart werden.

(2) Diese effiziente Schneidfähigkeit verschafft Laserschneidmaschinen einen klaren Vorteil in der Großserienproduktion und beim Rapid Prototyping.

(3) Vergleich der Laserschneidgeschwindigkeit für rostfreien Stahl

厚度 (mm)功率 (W)CO2激光速度 (m/min)光纤激光速度 (m/min)YAG激光速度 (m/min)
120003.51412
220001.676
320001.04.23.6
620000.52.11.8
820000.31.41.2

(4) Acryl Laserschneiden Geschwindigkeit Vergleich Tabelle

厚度 (mm)功率 (W)CO2激光速度 (m/min)光纤激光速度 (m/min)YAG激光速度 (m/min)
1303.02.52.0
2601.51.21.0
3901.00.80.6
51500.60.50.4
103000.30.250.2

Anhand der beiden Diagramme können wir sehen, dass das Faserlaserschneiden große Vorteile gegenüber dem CO2- und YAG-Laserschneiden aufweist. Wenn wir hohe Präzision und Effizienz suchen, sind Faserlaserschneider die bessere Wahl; wenn wir Nicht-Metall-Materialien schneiden wollen, können CO2-Laserschneider eine bessere Wahl sein.

Außerdem ändern sich die Statistiken, wenn die Schnittgeschwindigkeit und andere Parameter berücksichtigt werden.

Laserschneidmaschine

3. die Vielseitigkeit beim Schneiden von Materialien

Die Vielseitigkeit von Laserschneidmaschinen zeigt sich auch in ihrer Fähigkeit, verschiedene Materialien zu schneiden, darunter Metall, Kunststoff, Holz, Papier und Stoff.

(1) CO2-Laserschneidmaschinen werden normalerweise zum Schneiden von Nichtmetallen verwendet, während Faserlaserschneidmaschinen zum Schneiden von Metall verwendet werden.

(2) Laserschneidmaschinen können reflektierende Materialien unterschiedlicher Dicke bearbeiten und dafür sorgen, dass diese Materialien ihre Rolle in industriellen Anwendungen erfüllen.

Die Vielseitigkeit beim Schneiden von Materialien macht die Maschine zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Fertigung.

Materialien, die für das Laserschneiden geeignet sind:

Laserschneiden von Holz
Laserschneiden von Acryl
Laserschneiden von Metall
Laserschneiden von Papier

4. die Kosten-Wirksamkeit

Obwohl die Anfangsinvestition für eine Laserschneidmaschine relativ hoch ist, sind die langfristigen Betriebskosten vergleichsweise niedrig, was eine erhebliche Kosteneffizienz bietet.

(1) Die hohe Effizienz und Genauigkeit von Laserschneidmaschinen reduziert Materialabfälle und Nachbearbeitungskosten.

(2) Niedrige Wartungskosten, insbesondere für Faserlaserschneidmaschinen, deren lange Lebensdauer und gleichmäßiger Betrieb die Wartungshäufigkeit und die Kosten für den Austausch von Verbrauchsmaterialien reduzieren.

(3) Die Anwendung intelligenter Managementsysteme kann den Betriebszustand und den Energieverbrauch der Anlagen in Echtzeit überwachen, die Betriebsparameter der Anlagen weiter optimieren und die Betriebskosten senken.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Laserschneidmaschinen auf lange Sicht erhebliche wirtschaftliche Vorteile bieten, sei es in Bezug auf die Produkteffizienz oder die Betriebskosten.

Laserschneidmaschine

V. Schlussfolgerung

Laserschneidmaschinen haben die Fertigungslandschaft revolutioniert und bieten unvergleichliche Präzision, Vielseitigkeit und Effizienz beim Schneiden einer breiten Palette von Materialien.

Von komplizierten Entwürfen bis hin zu komplexen Geometrien können diese Hightech-Wunder alles mit bemerkenswerter Genauigkeit und Geschwindigkeit bearbeiten, was sie in allen Branchen zu unschätzbaren Werten macht.

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