2D-Lasersbearbeitung von Metall

Das zweidimensionale Laserschneiden, auch als 2D-Laserschneiden bezeichnet, ist ein industrielles Verfahren, in dem Materialien mit planer Oberfläche durch einen Laserstrahl geschnitten werden. Neben Holz, Papier und Metall werden auch Kunststoffe und organische Materialien wie Leder mit dem Laserschnitt bearbeitet.

Technische Funktionsweise

Ein System zum 2D-Laserschneiden besteht aus den folgenden Komponenten: der Lasereinheit und der Materialhalterung. Je nach Umsetzung und Dimension wird hierbei entweder das Werkstück selbst oder die Lasereinheit in zwei Dimensionen bewegt. Die Steuerung der zwei Achsen kann dabei synchron oder zeitlich versetzt erfolgen. Mittels Computersteuerung werden die Bewegungen über die zwei Achsen sowie der Laserstrahl präzise gesteuert. Sensoren messen dabei kontinuierlich den Istzustand und melden diesen an die zentrale Steuerung, die den Abgleich mit dem Sollzustand vornimmt.

Die hohe Energie des Laserstrahls trifft stark gebündelt auf das Material und bringt dieses durch Hitze zum Schmelzen beziehungsweise Verbrennen. Dünne Objekte aus weichen Materialien wie Papier und Leder können direkt im Anschluss weiterverarbeitet werden. Beim 2D-Laserschneiden von Metall werden die Schnittkanten des Lasers durch CO2 gekühlt und zugleich die geschmolzene Metallschlacke durch den hohen Druck entfernt.

Anwendungsgebiete

Die Anwendungsgebiete des 2D-Laserschneidens liegen in der Metall verarbeitenden Industrie, der Raumfahrt und im Holzbau. Das zweidimensionale Laserschneiden ermöglicht präzise Schnitte auch in nahe aneinander liegenden Abständen und ohne weitere vorherige Arbeitsvorbereitungen. In der Metallverarbeitung ersetzt das 2D-Laserschneiden das Bohren. Die Anwendung findet sowohl in der Einzelfertigung als auch in der Massenfertigung statt. In der Serienfertigung kompensieren die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, Präzision und Möglichkeit zur beliebig häufigen Wiederholung die Kosten für die Einrichtung zum Laserschneiden. Zugleich entfallen die Lohnstückkosten oder werden deutlich reduziert.

Seit einiger Zeit werden auf diversen Plattformen im Internet sowie im Elektronik- und Heimwerkerhandel auch 2D-Laserschneider für den semi-professionellen und den Heimgebrauch angeboten. Diese sind meist auf Basis von CO2-Lasern und in ihrer Leistung ausreichend, um damit Papier, Holz und Kunststoffe zu schneiden. Zugleich ermöglichen diese Geräte mit entsprechender Software die Lasergravur. Für die Bearbeitung von Metallen sind diese Laserschneider nicht leistungsstark genug.

Vorteile zu anderen Schnittverfahren

Das 2D-Laserschneiden bietet gegenüber anderen Schnittverfahren zahlreiche Vorteile. So ist die Materialbelastung deutlich geringer, da der Laserstrahl mit seiner hoher Intensität, Präzision und Geschwindigkeit auch tiefe und harte Materialien durchdringen kann. Werkstoffe, die beim Schneiden mit anderen Technologien aufwendig vor Verunreinigungen geschützt werden müssen, können im zweidimensionalen Laserschnitt ohne zusätzlichen Schutz bearbeitet werden. Anders als beim Wasserstrahlschneiden ist mit dem Laser auch die Bearbeitung von Papier und Leder möglich.

Bei harten Materialien wie Holz und Metall ist es für innen liegende Schnitte und Konturen nicht notwendig, zuvor Löcher für die Säge oder Schneidevorrichtung zu bohren. Vielmehr kann der Laser unabhängig von diesen arbeiten. In der Praxis hat dies zum Vorteil, dass diese vorbereitenden Arbeitsschritte entfallen und zugleich die Schnittkanten keine Nachbearbeitung erfordern.

Neben dem 2D-Laserschneiden gibt es auch 3D-Laserschneiden.