Schneiden mit 3D-Rohrlaser
Rohrlasern ist eine technische Anwendung des Laserschneidens, bei dem Rohre aus Kunststoff oder Metall mit einem Laser geschnitten und Aussparungen erzeugt werden. Durch die drei Dimensionen eines Rohres bezeichnet man diese Technologie auch als 3D Laserschneiden von Rohren.
Technische Realisation
Die technische Realisation des Rohrlaserns erfolgt mithilfe eines Laserschneiders. Diese Geräte sind in verschiedenen Ausführungen und Dimensionen auf dem Markt verfügbar und bestehen aus den folgenden Komponenten:
1) Materialzufuhr und -entnahme
Die Zufuhr und Entnahme von Rohren kann beim Rohrlaserschneiden manuell, semi-automatisch und vollautomatisch erfolgen. Bei der (semi-)automatischen Materialbewegung führen in das Gerät integrierte oder externe Roboterarme die Rohre in den Betriebsraum und entnehmen die fertigen Werkstücke.
2) Lasereinheit
Die Lasereinheit ist die zentrale Komponente beim Rohrlasern. Je nach Anwendungsgebiet und Material kommt hier ein CO2-Laser oder ein Feststofflaser zum Einsatz. Der Laserstrahl kann kontinuierlich abgegeben werden oder, besonders bei dünnen und hitzeempfindlichen Rohren, ein Pulslaser sein.
3) Sensoren
Zahlreiche Sensoren im Inneren des Rohrlasers messen den Istzustand der Achsen und der Lasereinheit. Die erhobenen Daten werden in Echtzeit an die zentrale Steuereinheit geleitet und dort verarbeitet.
4) Achsensteuerung
Die Achsensteuerung erfolgt beim Rohrlasern in drei Dimensionen. Je nach Ausführung des Geräts kann hierbei das Rohr selbst oder die Lasereinheit bewegt werden. Auch eine Kombination ist möglich und insbesondere bei größeren Geräten in der Praxis anzutreffen.
5) Zentrale Steuerungseinheit
Die zentrale Steuerungseinheit beim Rohrlasern verarbeitet die Informationen der Sensoren zum Istzustand, gleicht diese Daten mit dem Sollzustand ab und steuert den Ablauf des Schneideprogramms. Dieses ist beim modernen CNC-Laserschneiden auf DIN G-Code basierend und somit weitgehend herstellerunabhängig. Die Kommunikation zwischen Sensoren, zentraler Steuerungseinheit, dem Antrieb der Achsen und des Lasers erfolgt in Echtzeit.
Anwendungsgebiete
Rohrlasern kommt in den Kunststoff und Metall verarbeitenden Industrien zum Einsatz. Hier ermöglicht es präzise Schnitte, die zuvor am Computer definiert wurden und beliebig häufig wiederholbar sind.
Neben geraden Schnitten können mit dem Rohrlasern auch Aussparungen geschnitten werden. Die Schnittbreite und -tiefe hängt mit dem Leistungsvermögen des Lasers sowie dem Material zusammen. CO2-Laser niedriger und mittlerer Leistungsstärke werden für das Schneiden von Rohren aus Kunststoff und Metallen mit niedriger Stärke eingesetzt. Für das Rohrlasern von Stahlrohren kommen Feststofflaser zum Einsatz, die eine höhere Schnitttiefe und Arbeitsgeschwindigkeit ermöglichen.
Das Schneiden von Rohren aus Aluminium ist eine Besonderheit. Aluminium ist stark Wärme leitend und reflektierend. Je nach Materialstärke werden hier pulsierende Laser oder konstant strahlende Laser in Kombination mit Schneidgas für den Transport der Schmelze eingesetzt.
Vorteile gegenüber anderen Schneideverfahren
Das Rohrlasern bietet zahlreiche Vorteile gegenüber konventionellen Schneideverfahren von Rohren. Die vergleichsweise hohen Investitions- und Betriebskosten werden durch die hohe Qualität der Schnitte, die keine oder nur geringfügige Nachbearbeitung erfordern, und die hohen Arbeitsgeschwindigkeiten kompensiert.
Rohrlasern erfordert keinen direkten physischen Kontakt zwischen Werkzeug und Material und kann somit auch an schwierig zu erreichenden Stellen in hoher Präzision und Geschwindigkeit erfolgen.