Mit Faserlaser Kosten sparen und präzise schneiden

CO2-Laser sind beim Laserschneiden seit Jahrzehnten erfolgreich im Einsatz. Für den Faserlaser spricht jedoch immer mehr. Faserlaser senken im Vergleich zu CO2-Lasern die Betriebs- und Wartungskosten deutlich. Dank modernster und ausgefeilter Technologien sind sie auch hinsichtlich Präzision bei unterschiedlichen Materialstärken mindestens ebenbürtig zum etablierten Laser.

CO2-Laser (Kohlenstoffdioxidlaser) werden im Bereich des Laserschneidens seit vielen Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. Der Faserlaser kommt aber bei der Laser-Schneidtechnik immer häufiger zum Einsatz und macht dem CO2-Laser Konkurrenz. Im Vergleich zu den aber immer noch dominanten CO2-Lasern punkten Festkörper-Faserlaser mit einer Reihe von Stärken – allen voran mit dem Kostenfaktor. Dank modernster und ausgefeilter Technologien können auch vermeintliche Schwächen ausgemerzt werden. Somit ist der Faserlaser eine mehr als attraktive Alternative zum bestehenden System.

Der entscheidende Vorteil der Faserlaser liegt auf der Hand: Mit diesem Festkörperlaser können bis zur Hälfte der Kosten für Betrieb und Wartung der CNC-Laserschneidanlage eingespart werden. Diese Tatsache ist natürlich maßgeblich für die steigende Popularität dieser Technologie. Nicht nur, dass bei dieser Schneidtechnik keine Gase für Strahlgänge notwendig sind, auch die Laserqellen sind höchst effektiv: die Nennleistung eines 4 kW-Faserlasers (mit einer Kühlvorrichtung) liegt etwa bei 18 kW im Vergleich zu 57 kW für einen 4 kW-CO2-Laser. Auch etliche Wartungskosten eines Kohlenstoffdioxidlasers entfallen: die Kosten, die vom Lebenszyklus der Entladungsröhren abhängen oder von der Turbine im Kühlkreislauf der Lasergase oder der Vakuumpumpe. Diese machen einen enormen Teil der vergleichsweise hohen Wartungskosten beim CO2-Laser aus.

Qualitätsschub bei der Faserlaser-Technologie
Dabei hat sich die Qualität der Faserlaser-Technologie in den vergangenen Jahren erheblich verbessert. Moderne Faserlaser können heute Baustahl bis zu einer Dicke von 20 mm, Edelstahl bis zu 15 mm, Aluminium bis 15 mm, Messing bis 8 mm und Kupfer bis 6 mm schneiden – und das bei sehr guter Qualität.

Seit der Markteinführung im Jahr 2010 hat sich MicroSteps Faserlaser-Baureihe FiberLas enorm weiter entwickelt. Vor allem die Leistung, der Schneidbereich und die Schneideigenschaften haben sich verbessert: beim Laserschneiden wurden eine noch höhere Präzision und Geschwindigkeit erreicht, die Wartung weiter vereinfacht und für die Kunden gibt es aus dem Hause MicroStep viele zusätzliche Ausstattungs-Optionen rund ums Thema Laser-Schneidtechnik.

Derzeit bietet MicroStep Laserschneidmaschinen mit folgenden Arbeitsbereichen an: 3 x 1,5 m, 4 x 2 m, 6 x 2 m, 9 x 3 m und 12 x 2,5 m, 12 x 3 m oder 15 x 3 m. Alle CNC-Maschinen sind mit einem automatischen Wechseltisch und einem Förderband ausgestattet, um Abfälle vom Schneidbereich der Laserschneidanlage schnell und sauber abzuführen.

Verschiedene Bearbeitungsoptionen an einer Laseranlage für Bleche, Rohre und Profile
Für eine Leistung von mindestens 1 bis 5 kW sorgt standardmäßig eine Laser-Strahlquelle vom Marktführer IPG Photonics. Optional kann jede Laserschneidanlage mit einer Vorrichtung zur Rohr- und Profilbearbeitung ausgerüstet werden. Damit ist Rohrschneiden und Profilschneiden bis zu einem Materialdurchmesser von 500 mm möglich. Je nach Anforderung liefert MicroStep drei verschiedene Ausführungen der Rohrschneidvorrichtungen in Bezug auf die Arbeitsbelastung (min/max Rohrgrößen, manuelles oder automatisches Laden von Rohren und Entladen der geschnittenen Teile). Für eine einfachere Bedienung und Wartung (neben der Integration der neuesten Designs der Schneidköpfe mit automatischer Fokuspositionierung und Fokuseinstellung) wurden weitere Standardfunktionen integriert, um die Leistung der Laserschneidmaschine zu erhöhen: automatische Blechkantenerkennung und Blechlageerkennung über einen kapazitiven Sensor im Schneidkopf sowie automatische Düsenkalibrierung und Düsenreinigung. Zur optischen Kontrolle des Zustands der Laserdüse ist außerdem eine Echtzeit-Kamera in die Kalibrierstation der Düse integriert.

Der Faserlaser schneidet dünne Materialien schneller als der CO2-Laser
Es gibt aber noch weitere physikalische Eigenschaften, die dem Faserlaser zum Vorteil gereichen: dank einer zehnfach kürzeren Strahlwellenlänge können Faserlaser einen kleineren Strahldurchmesser (d.h. eine höhere Energiedichte) im Mittelpunkt des Schneidkopfes erreichen – damit kann dünnes Material schneller geschnitten werden als mit dem CO2-Laser. Je dicker das Material allerdings, desto mehr wird diese Eigenschaft ein Nachteil wegen der sehr dünnen Schnittfuge und einer daraus resultierenden Gefahr einer Schnittfugen-Verfüllung mit dem Austragsmaterial (Schlacke).

Nachteile der jüngeren Schneidtechnik mit automatisierten Technologien auszumerzen
Es ist daher notwendig, einen größeren Fokusdurchmesser zum Schneiden von stärkeren Materialen zu haben. Im Interesse des industriellen Einsatzes sollte der Laserschneidkopf den Fokusdurchmesser automatisch ändern können - und das ohne den Eingriff durch Bedienpersonal, z. B. durch manuelle Objektivwechsel. Um die vielseitigen Anforderungen des Marktes erfüllen zu können, das heißt, das Schneiden über den gesamten Materialstärkenbereich zu ermöglichen, benutzt MicroStep den HighYAG Laserschneidkopf BIMO-FSC für Schneidanwendungen im senkrechten Schnitt, sowie den Precitec Kopf ProCutter Lasermatic für Fasenschneidanwendungen. Dieser erlaubt eine vollautomatische Steuerung von Fokusposition und Fokusdurchmesser. In Kombination mit schnellen Fokusbewegungen auf dem Material werden dadurch vom renommierten Hersteller effizientes Flachbettschneiden und maximale Produktivität gewährleistet. Dies ermöglicht ein bequemes Schneiden von Materialien bis 20 mm Stärke mit einem einzigen Faserlaser. Die Schneidköpfe sind frei von Okjektivwechsel – lediglich das Reinigen des Schutzglases gehört zu den Aufgaben des Betreibers.

Um in den Schneidköpfen ausgezeichnetes Gasmanagement zu gewährleisten arbeiten die Laserschneidanlagen der FiberLas-Baureihe von MicroStep mit eigens dafür hergestellten Gaskonsolen der Firma Hoerbiger zusammen. Diese sind ausgestattet mit schnellen piezoelektrischen Ventilen, die ein extrem schnelles Umschalten der Gase während des Schneidprozesses und sehr präzise Gasdruckregulierung ermöglichen.