Bei Yonglihao Machinery, einem führenden Prototyping-Unternehmen, Wir verwenden das Laserschneiden von Blechen für Teile, die eine saubere Geometrie, wiederholgenaue Präzision und schnelle Lieferzeiten erfordern. Laserschneiddienstleistungen Sie eignen sich für Halterungen, Abdeckungen, Gehäuse und Maschinenrahmen. Sie sind auch für viele andere Bauteile mit flacher Oberfläche geeignet.
In diesem Artikel konzentriere ich mich auf die Frage: Was ist Laserschneiden von Blechen? Ich erkläre Ihnen auch, was Sie davon erwarten können. Sie erfahren mehr über die wichtigsten Lasertypen und gängigen Schneidverfahren. Außerdem behandeln wir die wichtigsten Vorteile, Grenzen und einige Konstruktionsregeln, um teure Nacharbeiten zu vermeiden.
Was ist Laserschneiden von Blechen?
Das Laserschneiden von Blechen ist ein thermisches Schneidverfahren, das von einer CNC-Maschine gesteuert wird. Dabei wird ein fokussierter Laserstrahl eingesetzt, um Metall entlang einer programmierten Bahn zu schmelzen oder zu verdampfen. So wird ein Profil in Endform aus dem Blech abgetrennt.
In der Praxis erhält man eine definierte Kontur und einen kleinen Schnittspalt, der als … bezeichnet wird. Schnittkante. Die Kantenqualität hängt vom Material, seiner Dicke, dem Hilfsgas und den Maschineneinstellungen ab.
Der Blechteil ist wichtig. Das Verfahren ist am effektivsten, wenn die Geometrie überwiegend zweidimensional und das Material flach ist. Auch der CNC-Teil ist entscheidend. Der Schnittpfad folgt den CAD/CAM-Vorgaben mit hoher Wiederholgenauigkeit über verschiedene Chargen hinweg.
Wie funktioniert das Laserschneiden von Blechen?
Laserschneiden funktioniert, indem Lichtenergie auf einen winzigen Punkt fokussiert wird. Dadurch ist die lokale Energiedichte hoch genug, um das Metall zu schmelzen oder zu verdampfen. Gleichzeitig bewegt die CNC-Maschine diesen Brennpunkt entlang der Schnittlinie. Der Strahl wird erzeugt, optisch geformt und auf eine bestimmte Punktgröße fokussiert. Diese Punktgröße bestimmt die Energiedichte und das Schnittverhalten.
In der Praxis ist Hilfsgas unerlässlich. Es entfernt geschmolzenes Material aus dem Schnittbereich, schützt die Optik und kontrolliert Oxidation und Schneidenfarbe. Stickstoff wird häufig verwendet, wenn Oxidation minimiert werden soll. Sauerstoff kann den Schnitt bei manchen Stählen beschleunigen, verändert aber den Zustand der Schneide.
Während sich der Laserkopf bewegt, erzeugt der Prozess eine Schnittwand. Er hinterlässt außerdem eine Wärmeeinflusszone (WEZ) Nahe des Randes. Die Wärmeeinflusszone (WEZ) ist im Vergleich zu anderen thermischen Verfahren üblicherweise klein. Dennoch ist sie vorhanden und kann Beschichtungen, enge Passungen und dünne Bauteile, die sich verziehen könnten, beeinträchtigen.
Haupttypen von Lasern
Faserlaser
Ein Faserlaser ist ein Festkörperlaser. Er leitet seinen Strahl durch eine optische Faser. Dieser Lasertyp zeichnet sich durch hohe elektrische Effizienz und hervorragende Strahlqualität aus. Er ist oft die beste Wahl für Stähle und viele Nichteisenmetalle. Auch bei anderen Materialien erzielt er gute Ergebnisse. reflektierende Materialien wie Aluminium, Messing und Kupfer wenn die Maschine für sie ausgelegt ist.
Faserverbundwerkstoffe werden üblicherweise dann eingesetzt, wenn es auf Geschwindigkeit, gleichbleibende Qualität und geringere Stückkosten ankommt. Ihre praktischen Grenzen zeigen sich bei einigen dicken Bauteilen. Auch bei Bauteilen, die eine spezielle Kantenbearbeitung oder eine sehr geringe Verjüngung erfordern, kann es ohne zusätzliche Bearbeitungsschritte zu Problemen kommen.
CO₂-Laser
Ein CO₂-Laser erzeugt einen Infrarotstrahl durch Gasentladung. Er ist seit Langem eine wichtige industrielle Schneidtechnologie und wird häufig für Nichtmetalle eingesetzt. Je nach Maschinenleistung und Konfiguration lassen sich auch einige Metalle, insbesondere dünnere Bleche, gut schneiden.
Ein CO₂-Laser kann eine gute Wahl sein, wenn die Werkstatt auch Nichtmetalle bearbeitet. Er bietet eine ausgereifte und gut verstandene Plattform. Die Hauptbeschränkungen sind typischerweise geringerer Wirkungsgrad und eine geringere Leistung auf reflektierenden Metallen im Vergleich zu vielen modernen Fasersystemen.
Kristall-/Festkörperlaser
Kristall- oder Festkörperlaser, wie beispielsweise die Nd:YAG-Laser, nutzen ein dotiertes, festes Verstärkungsmedium. Sie bieten nützliche Wellenlängen und Pulsverhalten für spezifische Anwendungen. Diese Laser eignen sich zum Schneiden, Markieren oder für Spezialprozesse, bei denen die Strahleigenschaften im Vordergrund stehen.
Beim Blechschneiden sind diese Systeme eher anwendungsbezogen als universell einsetzbar. Sie eignen sich beispielsweise für spezielle Werkstoffe oder besondere Prozessanforderungen. Für den allgemeinen Einsatz sind sie jedoch nicht immer die kostengünstigste Lösung.
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Lasertyp |
Am besten bei |
Typische optimale Anpassung |
Häufige Warnhinweise |
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Faser |
Geschwindigkeit + Metalle + reflektierende Handhabung |
Allgemeine Metallbearbeitung, gemischte Werkstoffe |
Die Wirtschaftlichkeit je nach Schichtdicke variiert; die Einrichtung ist wichtig. |
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CO₂ |
Ausgereifte Plattform, breite Anwendung außerhalb von Metallen |
Werkstätten, die Nichtmetalle und einige dünne Metalle zuschneiden |
Effizienz, Grenzen reflektierender Metalle |
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Kristall/Festkörper |
Spezielles Balkenverhalten / Nischenprozesse |
Spezifische Material-/Prozessanforderungen |
Die Abwägungen zwischen Kosten und Wartung variieren |
Drei gängige Laserschneidmodi für Blech
Schmelzschneiden (Stickstoff/Argon)
Beim Schmelzschneiden wird das Metall aufgeschmolzen. Anschließend wird das Schmelzbad mit einem Inertgas, häufig Stickstoff, aus der Schnittfuge geblasen. Dieses Verfahren minimiert die Oxidation an der Schnittkante. Es wird in der Regel bevorzugt, wenn es auf das Aussehen der Schnittkante, die Haftung der Beschichtung oder die Schweißnahtqualität ankommt.
Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass ein höherer Gasdurchfluss erforderlich sein kann. Außerdem ist eine präzisere Prozesssteuerung notwendig. Bei Edelstahl und vielen Aluminiumbearbeitungen ist das Schmelzschneiden die gängige Standardmethode, wenn “saubere Kanten” gewünscht sind.”
Reaktives Schneiden/Flammenschneiden (Sauerstoff)
Beim reaktiven Schneiden wird Sauerstoff als Hilfsgas eingesetzt. Durch Oxidation wird chemische Energie zugeführt. Diese Reaktion kann die Schnittgeschwindigkeit bei geeigneten Stählen erhöhen. Das Verfahren ist wirtschaftlich, wenn ein hoher Durchsatz im Vordergrund steht und eine oxidierte Schneide akzeptabel ist.
Die Einschränkung liegt im Zustand der Schneide. Wenn Sie eine helle, oxidarme Schneide benötigen, ist das Sauerstoffschneiden möglicherweise nicht die beste Wahl.
Sublimationsschneiden
Beim Sublimationsschneiden wird das Material mit minimalem Schmelzen verdampft. Dadurch wird die Schlackenbildung reduziert und die Schnittkantenbeschaffenheit verändert. Bei Metallen ist dieses Verfahren weniger verbreitet als das Schmelz- oder Reaktionsschneiden. Es kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn die Schnittkantenqualität wichtiger ist als die Schnittgeschwindigkeit.
Dieser Modus erfordert in der Regel eine höhere Konzentrationsfähigkeit und Prozessstabilität. Daher ist er eher ein Ansatz, der nur bei Bedarf angewendet werden sollte, als die Standardeinstellung für Blechbearbeitung.
Wichtigste Vorteile und praktische Grenzen
Laserschneiden eignet sich hervorragend zur Herstellung komplexer 2D-Profile. Es ermöglicht wiederholgenaue Geometrien und minimiert die mechanische Belastung des Werkstücks. Daher wird es häufig für detaillierte Konturen, enge Radien und dichte Verschachtelungen eingesetzt, um Bleche optimal auszunutzen.
Die praktischen Grenzen sind hauptsächlich physikalischer und kostenbedingter Natur. Dazu gehören Materialstärke, Wärmeableitung und Kantenbearbeitung. Auch bei dickeren Schnitten ist eine Verjüngung erkennbar. Je nach verwendetem Gas kann es zudem zu lokaler Verfärbung oder Oxidation kommen. Dünne Bleche können sich verziehen, wenn sich die Hitze punktuell staut.
Sicherheit und Hygiene sind ebenfalls wichtig. Bei dem Verfahren entstehen Metalldämpfe, Beschichtungsdämpfe und Feinstaub. Diese erfordern eine ordnungsgemäße Absaugung und strikte Betriebsabläufe.
Weiterführende Literatur: Vor- und Nachteile des Laserschneidens
Grundlegende Designtipps für bessere lasergeschnittene Teile
Gute Ergebnisse beim Laserschneiden beginnen bereits in der CAD-Datei, nicht erst an der Maschine. Kosten lassen sich senken, indem man Schnittfugenbreite, Abstände und Wärmekonzentration optimal plant. So vermeiden Sie auch unerwartete Probleme wie “Passt das nicht?”.
Hier ist eine praktische Checkliste, die wir bei der Überprüfung lasergeschnittener Teile verwenden:
- Plan für Schnittfuge: Gehen Sie nicht davon aus, dass die Schnittlinie “Nullbreite” hat. Die Schnittfuge beeinflusst, wie die Teile zusammenpassen, insbesondere bei Schlitzen und Laschen.
- Mindestabstand einhalten: Halten Sie die Abstände zwischen den Schnitten ausreichend groß. Dies hilft, Überhitzung und Verformung zu vermeiden.
- Vermeiden Sie zu kleine Details auf dickem Karton: Kleine Löcher, scharfe Innenecken und dünne Stege werden mit zunehmender Dicke instabil.
- Innenecken verwalten: Fügen Sie nach Möglichkeit kleine Radien hinzu. Dadurch werden lokale Wärmestaus und Spannungsspitzen reduziert.
- Text und Gravur: Halten Sie die Striche breit genug und den Abstand großzügig. Dadurch wird verhindert, dass die Zeichen verschmelzen oder verschwinden.
- Wärmekonzentration: Versetzen Sie die Elemente und fügen Sie Entlastungsschnitte hinzu. Dies ist hilfreich, wenn lange, enge Nester zu Wärmestau führen.
Abschluss
Merken Sie sich vor allem eines: Beim Laserschneiden von Blechen handelt es sich um kontrollierten thermischen Materialabtrag. Laserstrahl, Fokus, Hilfsgas und CNC-Bewegung bestimmen gemeinsam die Schnittkante. Wählen Sie Lasertyp und Schneidmodus entsprechend Ihrem Material und den Anforderungen an die Schnittkante. Berücksichtigen Sie bei der Konstruktion Ihres Bauteils Schnittfuge, Abstand und Wärmeverhalten.
Bei Yonglihao Machinery verstehen wir unter Laserschneiden das Versprechen vorhersehbarer Ergebnisse. Dieses Versprechen gilt, wenn Prozess und Teilekonstruktion aufeinander abgestimmt sind. Andernfalls erhalten Sie zwar ein geschnittenes Teil, jedoch möglicherweise nicht die erwartete Passgenauigkeit, Oberflächengüte oder Planheit.
Häufig gestellte Fragen
Welche Materialien lassen sich am besten mit Laserschneiden von Blechen bearbeiten?
Die meisten gängigen Bleche lassen sich gut schneiden. Man muss lediglich die Parameter und das Gas auf das Material abstimmen. Stähle sind im Allgemeinen einfach zu schneiden. Reflektierende Metalle wie Aluminium und Kupfer erfordern die richtige Maschine und die passenden Einstellungen, um einen stabilen Prozess zu gewährleisten.
Ergibt das Laserschneiden immer eine perfekte Kante?
Nein. Die Kantenqualität hängt von der Gaswahl, der Materialstärke und der Prozessoptimierung ab. Bei Abweichungen zwischen Einstellung und Erwartungen können Oxidverfärbungen, geringfügige Schlackenbildung oder eine Verjüngung auftreten.
Was ist Schnittfuge und warum beeinflusst sie die Passgenauigkeit?
Die Schnittfuge bezeichnet die Breite des vom Laser abgetragenen Materials. Sie beeinflusst die endgültigen Abmessungen des Bauteils. Werden Schlitze, Laschen oder enge Presspassungen konstruiert, ohne die Schnittfuge zu berücksichtigen, können die Baugruppen zu locker oder zu eng ausfallen.
Warum verziehen sich dünne Teile beim Laserschneiden?
Verformungen entstehen üblicherweise durch ungleichmäßige Wärmeeinbringung und die Freisetzung von Eigenspannungen. Dichte Schichtanordnungen, lange, durchgehende Schnitte und kleine Stege können die Wärme konzentrieren. Dadurch kann sich das Blech aus seiner Ebene verziehen.
Wie wähle ich zwischen Stickstoff- und Sauerstoffunterstützung?
Wählen Sie Stickstoff, wenn Sie minimale Oxidation und saubere Schneiden wünschen. Verwenden Sie Sauerstoff, wenn es auf Geschwindigkeit bei geeigneten Stählen ankommt und eine oxidierte Schneide akzeptabel ist. Ihre Wahl hängt von den weiteren Anforderungen wie Lackieren, Schweißen oder dem Aussehen ab.
