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Spiekermann Metallwaren GmbH
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Laserschneiden – auch Laserstrahlschneiden genannt – ist eine moderne Form der Metallbearbeitung und sehr gut für das Durchtrennen von Festkörpern geeignet. Zu diesen zählen auch Nichteisenmetalle wie
Die Bearbeitung von Aluminium stellt eine große Herausforderung dar – hier hat sich das Laserschneiden bewährt. Erfahren Sie mehr über die Anwendungsgebiete und Vorteile des CNC-Laserschneidens bei Aluminium.
Beim Laserschneiden handelt es sich um Materialablation, d.h. es wird Material entweder durch Reibung oder – wie in unserem Fall – durch Aufheizung abgetragen. Mit dem heutigen Stand der Technik kann heute beinahe jede Art von Werkstoff geschnitten werden. Entscheidend ist, für die Applikation folgende Parameter der Laserstrahlung auf das vorliegende Material – in unserem Fall Aluminium – abzustimmen:
Pulsdauer und Bestrahlungsstärke bestimmen dabei maßgeblich die thermischen Effekte und den mikroskopischen Abtragsmechanismus.
Das (abgesehen von der Kalibrierung des Lasers und des Werkstücks) vollautomatische CNC-Laserschneiden eignet sich besonders bei
Im Gegensatz zum Stanzen ist es auch bei sehr niedrigen Stückzahlen schon wirtschaftlich einsetzbar.
Wir bieten unter anderem folgende konkrete Anwendungsbeispiele im Bereich Blechbearbeitung an:
Das Leichtmetall Aluminium besitzt einen niedrigen Schmelzpunkt, eine hohe Wärmeleitung und eine Kristallgitterstruktur – nicht gerade optimale Voraussetzungen für das Laserschneiden. Insbesondere die langwellige infrarote Laserstrahlung wird größtenteils wieder reflektiert, deshalb ist die Bearbeitung des Metalls sehr aufwändig. Das Lasersublimationsverfahren hat sich als gängige Bearbeitungsform durchgesetzt, wobei in der Regel ein Festkörperlaser zum Einsatz kommt.
Aluminium besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit, daher verteilt sich die eingebrachte Wärmemenge sofort großflächig im Werkstück. Damit der Schnittspalt möglichst klein bleibt, muss man die eingesetzte Energie sehr gut dosieren. Auf diese Weise kann trotz eingeschränkter Leistungseinbringung schnell geschnitten werden – das hält die Leistungsverluste durch Wärmeableitung und auch die Bearbeitungskosten in Grenzen.
Wichtig ist aber, dass der Spalt noch breit genug ist, um ausreichend Schneidgas einblasen zu können. Dieses Schutzgas – zum Beispiel Stickstoff – treibt die entstehende Schmelze aus, verhindert Zunderbildung und beugt der Oxidation des Aluminiums vor.
Aluminium reflektiert die Laserstrahlen stark, deshalb kommt zu Beginn des Schneidevorgangs ein Laserstrahl mit kurzen Pulsen zum Einsatz. Dieser ist an die für diesen Werkstoff geeignete Pulsfrequenz angepasst und besitzt eine hohe und in rascher Abfolge sich steigernde Intensität.
Die Pulsbreite wird, je weiter der Laserstrahl in das Material eindringt, so stark erhöht, dass der abgetragene Werkstoff fein zerstäubt. Dadurch bleiben keine großflächigen Spritzer zurück, die sich in der Plattenoberfläche festsetzen können. Ein massiver Materialauswurf würde die Schnittqualität beim Anfahren des Schnittes beeinträchtigen. Dadurch wäre kein stabiler Einstechvorgang – die Voraussetzung für einen reproduzierbaren Schnittbeginn – mehr möglich.
Bei Aluminium, das sich noch auf Raumtemperatur befindet, muss der Schnitt mit langsamer Geschwindigkeit beginnen. Erst während des Schnittes wird der Vorschub auf die maximale Schneidgeschwindigkeit heraufgesetzt, die für die jeweilige Blechdicke möglich ist.
Die Schneidgeschwindigkeit ist abhängig von der eingesetzten Laserleistung und besitzt für die unterschiedlichen Blechdicken eine Obergrenze. Wenn sie zu groß wird, ist der Schnittspalt für den Schmelzaustrieb nicht mehr breit genug. Das führt dazu, dass an den Schnittunterkanten ein unerwünschter Schmelzgrat hängen bleibt – dies trifft auch auf eine zu kleine Schneidgeschwindigkeit zu.
Entscheidend für einen erfolgreichen Schneidvorgang ist selbstverständlich die Qualität des Lasers. Einerseits muss – bezogen auf die Blechdicke – bei Aluminium eine schmale Strahlform gewählt werden, damit der Strahl tief in den Schnittspalt eindringen kann. Andererseits muss der TEM00-Strahl entlang seiner Strahlmitte ein hohes Intensitätsmaximum aufweisen.
Beim Schneidvorgang taucht der Laser nicht in die Schnittfuge ein und der Laserstrahl wird von der Blechoberfläche reflektiert – insbesondere bei Aluminium. Damit diese rückreflektierende Strahlung nicht in den Laser gelangt, ist in den Maschinen eine Einheit zur Strahlkonditionierung verbaut. Diese sorgt dafür, dass der vom Laser erzeugte Strahl in eine zirkulare Polarisation überführt wird und der Laserstrahl nicht gestört wird. Auf diese Weise bleibt eine gleichbleibend hohe Strahlqualität erhalten.
Aluminium ist in vielen Branchen ein sehr wichtiger Werkstoff und aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Genauso vielseitig wie sein Einsatzbereich sind auch seine Bearbeitungsmöglichkeiten. Mit unserer ByStar Fiber 3015 können wir Aluminium mit
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Bild 1: © rul8let – stock.adobe.com
