Laserschneiden Metall: Wie funktioniert es und warum sollte es in der industriellen Umgebung eingesetzt werden

Laserschneiden Metall ist eine hochpräzise thermische Bearbeitung, die häufig in industriellen Prozessen eingesetzt wird, bei denen minimale Toleranzen, hohe Wiederholbarkeit und Kantenqualität erforderlich sind.

Insbesondere verwendet Minifaber CNC-Technologien mit 2D- und 3D-Lasersystemen, die verschiedene Metalle – von Eisen über Edelstahl bis Aluminium – verarbeiten können, um optimale Ergebnisse für jede Art von Projekt zu garantieren.

Das zugrunde liegende Prozessprinzip ist die Erzeugung eines Laserstrahls innerhalb einer Quelle. Der Laserstrahl, eine elektromagnetische Welle, wird durch eine optische Faser zu einem Linsensystem geleitet. Das Linsensystem im Zentrum des Laserkopfes fokussiert den Laserstrahl auf einen Punkt, den sogenannten Fokus, der sich direkt auf dem Blech befindet. Die Wirkung des konzentrierten Laserstrahls auf das Blech ist das lokale Schmelzen des Materials, das den Schnitt des Blechs erzeugt. Ein unterstützender Gasstrahl – Sauerstoff oder Stickstoff – entfernt das geschmolzene Material aus der Schneidrille und hinterlässt scharfe, saubere und gratfreie Kanten. All das geschieht unter computergesteuerter numerischer Steuerung (CNC), die selbst bei großen Volumina ein Höchstmaß an Automatisierung und Wiederholbarkeit ermöglicht.

Von der Konstruktion bis zum Schnitt: Ein kontinuierlicher Fluss

Der Prozess Laserschneiden Metall beginnt mit einer technischen Co-Design-Phase mit dem Kunden, bis hin zur Abnahme.

Die Werkstückzeichnung wird von der CAM-Software übernommen, die mit Hilfe eines Nesting-Programms die beste Anordnung (in Bezug auf Platz und Ausrichtung) der aus einem flachen Blech im Standardformat zu schneidenden Teile ermittelt.

Das Nesting-Programm wird in die Schneidmaschine importiert, wo die Schnittstelle zum CNC-System die detaillierte Einstellung aller Schneidparameter ermöglicht: Vorschubgeschwindigkeit, Laserleistung, Art des Hilfsgases, Strahlfokussierung sowie die Umsetzung der Schneidbahn.

Jede Einstellung wird entsprechend der Art des Metalls, seiner Dicke und den zu erhaltenden Geometrien kalibriert.

Minifaber verarbeitet Metalle in Formaten bis zu 1250 x 2500 mm und auch große Dicken, dank eines modernen Maschinenparks, der Folgendes umfasst:

• kombinierte Stanzmaschinen mit Laserköpfen, die die Vielseitigkeit des Lasers mit der Geschwindigkeit und Präzision des Stanzens verbinden. Bei diesen handelt es sich um 2D-Laserimplantate mit einer in der Regel vorhandenen CO₂-Quelle.

• 3D-Lasersysteme mit Faserquelle, ideal für dreidimensionale tiefgezogene oder gedruckte Teile und Schnitte auf allen Materialien einschließlich Kupfer.
   

Hilfsgase: Sauerstoff oder Stickstoff je nach Verarbeitung

Beim Laserschneiden Metall spielen Hilfsgase eine grundlegende Rolle, da sich diese direkt auf die Schnittqualität, die Bearbeitungsgeschwindigkeit und das Schlichten des Teils auswirken.

Die Wahl von Gas, Sauerstoff oder Stickstoff hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter der Art des bearbeiteten Metalls, der Blechdicke, dem gewünschten ästhetischen Ergebnis und den Produktivitätsanforderungen.

Sauerstoff wird hauptsächlich zum Schneiden von Kohlenstoffstählen und Eisenmetallen verwendet. Seine Aufgabe besteht nicht nur darin, das geschmolzene Material aus der Schneidstelle abzuführen, sondern auch aktiv an der Verbrennungsreaktion teilzunehmen und zusätzliche Wärme zu erzeugen. Durch diese exotherme Reaktion können Sie die Vorschubgeschwindigkeit erhöhen und bei geringerem Energieverbrauch noch dickere Bleche schneiden. Die Verwendung von Sauerstoff führt jedoch zu einer verstärkten Kantenoxidation und kann eine nachträgliche Behandlung erfordern, wenn eine ästhetisch saubere oder oxidfreie Oberfläche erreicht werden soll.

Stickstoff hingegen ist das ideale Gas zum Laserschneiden von Edelstahl, NE-Legierungen, Aluminium, Messing und Kupfer. Im Gegensatz zu Sauerstoff reagiert Stickstoff während des Prozesses nicht chemisch mit Metall: Seine Wirkung ist rein mechanisch, wobei nur geschmolzenes Material durch Druck ausgestoßen wird.

Dadurch wird die Bildung von Oxiden vermieden, die Oberflächenintegrität des Materials erhalten und glatte, helle und verfärbungsfreie Kanten ohne Nachbearbeitung gewährleistet. Darüber hinaus ist Stickstoff unverzichtbar für Anwendungen, bei denen ein makelloses ästhetisches Finish erforderlich ist oder bei denen eine Sauerstoffkontamination die Funktionalität des Bauteils beeinträchtigen könnte, beispielsweise in der Lebensmittel-, Pharma- oder Medizinbranche.

Jedes Minifaber-Lasersystem ist für die kombinierte und alternative Verwendung von Hilfsgasen aus dem Zubehörmarkt vorbereitet und bietet die Möglichkeit, die Prozessparameter schnell entsprechend den spezifischen Anforderungen des Auftrags zu ändern.

Dank numerisch gesteuerter Systeme erfolgt der Wechsel zwischen Stickstoff und Sauerstoff automatisch und präzise, was ein hochflexibles und effizientes Management auch bei Mischproduktion oder mit heterogenen technischen Eigenschaften ermöglicht. Diese Konfiguration gewährleistet eine hohe betriebliche Vielseitigkeit und eine schnelle Reaktion auf Kundenanfragen unter Beibehaltung hoher Qualitätsstandards.

Warum Laserschneiden von Metallen?

Aus technischer Sicht liegen die Vorteile auf der Hand:

• Hohe Genauigkeit mit Maßtoleranzen von nur +/- 0,1 mm

• Kein Kontakt zwischen Werkzeug und Material, wodurch mechanischer Verschleiß und Wartung vermieden werden

• Produktionsgeschwindigkeit, insbesondere bei mittleren bis großen Chargen

• Kantenqualität, ohne dass weitere Schlichtarbeiten erforderlich sind

• Komplexe Schnitte, auch auf vorbehandelten Materialien oder mit Bohrungen verschiedener Geometrien

• Kompatibilität mit einer Vielzahl von Metallen, einschließlich reflektierender Materialien und Speziallegierungen
   

Darüber hinaus ist das Verfahren umweltfreundlich: Es produziert keine Späne, es erfordert keine Verwendung von Schmierölen, die dann gewaschen werden müssen, es minimiert den Abfall, es verbraucht weniger Energie als andere herkömmliche Technologien wie Plasma oder Oxyfuel und erfordert im Vergleich zu anderen Schneidverfahren wie dem Stanzen begrenzte und kostengünstige Geräte. 

Ein Service für die industrielle Produktion

Minifaber bietet einen kompletten Service für das Laserschneiden Metall für die Umsetzung von Fertigteilen und Halbfertigprodukten, die für nachfolgende Bearbeitungsphasen (Biegen, Schweißen, Oberflächenbehandlungen) bestimmt sind.

Die Struktur ist so aufgebaut, dass sie sowohl Prototypen mit kurzen Durchlaufzeiten und Validierungstests als auch Serienaufträge mit integrierter Inline-Qualitätskontrolle abwickeln kann.

Jedes Projekt wird von spezialisierten Technikern begleitet, die den Kunden von der Angebotsphase bis zur Lieferung unterstützen, um maximale Konsistenz zwischen technischer Zeichnung, erforderlicher Leistung und Endverwendungsbedingungen des Teils zu gewährleisten.

Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.