Für verschiedene Schneidaufgaben kommen unterschiedliche Laser zum Einsatz. Erfahren Sie, worin sich die einzelnen Laser auszeichnen und worauf Sie bei der Auswahl des passenden Lasers achten sollten.
Lernen Sie, bei der Auswahl eines Schneidlasers die richtigen Fragen zu stellen, damit Sie die Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit, den Preis und den Support erhalten, die Ihnen den Erfolg bei Ihrer Anwendung garantieren.
Inhalt
- Warum Laser zum Schneiden verwenden?
- So nutzen Sie diesen Leitfaden zum Kauf eines Lasers
- Überblick über das Präzisionslaserschneiden
- Mechanismen des Laserschneidens
- Schmelzschneiden
- Ablationsschneiden
- Fernschneiden
- Checkliste für die Auswahl eines Schneidlasers
- Prozessfaktoren
- Laserfaktoren
- Implementierungsfaktoren
- Auswahlhilfe nach Material
- Auswahl eines Laseranbieters
- Zusammenfassung
Warum Laser zum Schneiden verwenden?
Das Laserschneiden bietet gegenüber anderen hochpräzisen Schneidverfahren eine Reihe von Vorteilen. Dazu gehören:
- Berührungslose Bearbeitung, die Beschädigungen kleiner oder empfindlicher Teile verhindert.
- Kein Werkzeugverschleiß, was Ausfallzeiten und Kosten für den Werkzeugwechsel reduziert.
- Äußerst gleichbleibende Ergebnisse.
- Unübertroffene mechanische Präzision und die Fähigkeit, feine Details herzustellen.
- Bessere Kantenqualität und weniger Rückstände als bei anderen Verfahren, was die Nachbearbeitung minimiert.
- Schneller als andere Verfahren.
- Geringere Schnittbreite.
- Hohe Vielseitigkeit, die eine einfache Anpassung der Konfiguration an sich ändernde Produktionsanforderungen ermöglicht.
Aus all diesen Gründen werden Laser in unglaublich vielfältigen Anwendungen des Präzisionsschneidens eingesetzt. Sie werden zum Schneiden von dünnen Glas- und Saphirplatten für Smartphones und Tablets, Verbundwerkstoffe, Halbleiter, Keramik, Nitinol, Titan und Stahl bei der Herstellung medizinischer Produkte und vielem mehr eingesetzt. Es gibt viele Lasertypen, die dieses breite Spektrum an Schneidanwendungen abdecken. Und manchmal entwickeln Laserhersteller sogar spezielle Modelle, die für einen bestimmten Prozess optimiert sind. Die Auswahl des richtigen Lasers für Ihre Anwendung aus diesem riesigen Angebot an handelsüblichen Produkten kann wie eine überwältigende Aufgabe erscheinen. Fühlen Sie sich überfordert? Keine Sorge. Genau aus diesem Grund haben wir diesen Einkaufsratgeber erstellt.
So nutzen Sie diesen Einkaufsratgeber für Laser
Der Zweck dieses Einkaufsleitfadens für Schneidlaser ist es, Ihnen bei der Auswahl eines Schneidlasers zu helfen. Wir werden Ihnen nicht vorschreiben, welchen Laser Sie kaufen sollen oder von welchem Unternehmen Sie ihn kaufen sollen. Wir liefern Ihnen jedoch zahlreiche Hintergrundinformationen, damit Sie sich sicher fühlen, wenn Sie bereit sind, eine Kaufentscheidung zu treffen. Unser Ziel ist es vor allem, Ihnen zu vermitteln, welche Fragen Sie sich stellen sollten, wenn Sie den Kauf eines Schneidlasers in Betracht ziehen.
TIPP: Das Inhaltsverzeichnis listet die wichtigsten derzeit verfügbaren Typen von Präzisions-Schneidlasern auf und ist ein hervorragender Ausgangspunkt für Ihre Recherche. Die in der Übersichtstabelle enthaltenen Links führen Sie zu weiteren Informationen über die Laser selbst oder direkt zu den Abschnitten dieses Dokuments, die Hinweise darauf geben, welche dieser Technologien für die jeweilige Anwendung in der Regel am besten geeignet ist. Es ist nicht immer einfach, diese anwendungsspezifischen Informationen zu erhalten, da viele Anbieter nur ein begrenztes Sortiment an Lasertechnologien anbieten. Infolgedessen bewerben sie das, was sie haben, als optimal für jede Anwendung – unabhängig davon, ob dies tatsächlich der Fall ist oder nicht. Coherent ist eines der weltweit größten Laserunternehmen und zudem ein globaler Marktführer im Bereich Materialien und Netzwerke. Wir bieten Lösungen für zahlreiche Schneidanwendungen in den Bereichen Medizintechnik, Kommunikation, Mikroelektronik, Gerätemärkte und weiteren Branchen. Vor allem aber stellt Coherent ein umfassendes Sortiment an Schneidlasern her. Dies ermöglicht es uns, objektive Empfehlungen ausschließlich auf der Grundlage Ihrer individuellen Bedürfnisse und Projektanforderungen zu geben.
Doch wie sehen Ihre Bedürfnisse und Projektanforderungen aus? Der erste entscheidende Schritt bei der Kaufentscheidung ist die richtige Ermittlung der Aspekte, die für Ihre spezifische Anwendung am wichtigsten sind. Zu den häufigsten zählen:
- Technische Faktoren wie Materialkompatibilität, Durchlaufgeschwindigkeit und Schnittqualität.
- Kostenfaktoren wie Anschaffungskosten, Wartungskosten, Verbrauchsmaterialien und Betriebskosten.
- Integrationsmöglichkeiten wie unterstützte Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle sowie Größe und Gewicht des Produkts.
- Service, zum Beispiel die geografische Verfügbarkeit von Ersatzteilen und Wartungsleistungen sowie die Reaktionsgeschwindigkeit des Kundendienstes.
- Anwendungsunterstützung, zum Beispiel die Bereitschaft des Anbieters, Muster zu bearbeiten und bei der Prozessentwicklung zu helfen
Eine ausführlichere Darstellung typischer Aspekte bei der Auswahl eines Laserschneidgeräts finden Sie in der Checkliste zur Auswahl eines Laserschneidgeräts.
Übersicht über das Präzisionslaserschneiden
In dieser Tabelle sind die am häufigsten verwendeten Schneidlaser für Präzisionsanwendungen sowie eine Zusammenfassung ihrer wichtigsten Eigenschaften und Anwendungsbereiche aufgeführt. Sie soll Ihnen ermöglichen, schnell den oder die Lasertypen zu identifizieren, die für eine bestimmte Anwendung am ehesten geeignet sind, und so Ihre Suche einzugrenzen.
Hinweis: Für jeden Lasertyp ist der primäre Schneidmechanismus angegeben. Technische Informationen zu diesen Verfahren finden Sie im Abschnitt „Laserschneidmechanismen“.
Laserschneidlaser decken ein breites Spektrum an Wellenlängen, Pulsdauern und Ausgangsleistungen ab.
| Nanosekunden-Festkörperlaser | Laser mit ultrakurzen Impulsen (Pikosekunden-/Femtosekunden-Laser) | Laser mit ultrakurzen Impulsen (Pikosekunden-/Femtosekunden-Laser) | ||
|---|---|---|---|---|
| Primäre Schneidmechanismen | Fusionsschneiden, Fernschneiden |
Ablation, Fernschneiden |
||
| Leistungskennlinien | Durchschnittlicher Leistungsbereich | W – kW | W – 100 W | |
| Wellenlängen | Infrarot-Grün | |||
| UV | ||||
| Energie pro Impuls | höher, ermöglicht tiefere Schnitte pro einen Impuls, geeignet für dicke Materialien | niedriger, minimiert thermische Schäden, besser geeignet für dünne oder wärmeempfindliche Materialien | In der Regel niedrigere Pulsenergie – jedoch extrem hohe Spitzenleistungen – ermöglichen eine kalte Ablation mit minimaler thermischer Schädigung. | |
| Pulsdauer | Eine größere Pulsbreite bedeutet eine stärkere Wärmeverteilung im Material | Eine kürzere Pulsdauer bedeutet eine geringere Wärmeausbreitung im Material | Eine extrem kurze Pulsdauer eliminiert die Wärmeausbreitung praktisch vollständig, was zur Abtragung von „kaltem“ Material führt. | |
| Spitzenleistung | Geringere Spitzenleistung, mehr Schmelzen des Materials als Verdampfen | Höhere Spitzenleistung, besser geeignet für Ablation und Präzision | Extrem hohe Spitzenleistung (Gigawatt), die eine schnelle Verdampfung ohne nennenswertes Schmelzen ermöglicht – ideal für hochpräzise Ablation. | |
| Pulswiederholungsrate | höher, was zu einem schnelleren Materialabtrag führt, jedoch mit einem potenziellen Wärmeanstieg einhergeht. | Niedriger, reduziert die kumulativen Wärmeeffekte, besser geeignet für empfindliche Materialien | mittlere bis hohe Wiederholungsfrequenz je nach System, die eine schnelle und präzise Bearbeitung ohne nennenswerte Erwärmung ermöglicht. | |
| Strahlqualität | Hohe Strahlqualität mit sehr präziser Fokussierung, ideal für die Mikrobearbeitung und hochpräzise Schnitte. | |||
| Praktische Überlegungen | Schnittgeschwindigkeit | Schneller dank hoher Wiederholfrequenz und Energie pro Puls. | Langsamer, aber kontrollierter, auf Präzision ausgerichtet | Schnell, jedoch abhängig vom Material und der Pulswiederholungsfrequenz; für hochpräzise Aufgaben oft langsamer. |
| Wärmeabgabe | Größere Wärmeakkumulation, Möglichkeit der Entstehung einer größeren thermisch beeinflussten Zone (HAZ) | Geringere Wärmeeinwirkung, kleinere HAZ, sauberere Schnitte | Minimale Wärmeeinwirkung; vernachlässigbare Wärmeeinflusszone im Material | |
| Wartung | Erfordert regelmäßige Wartung | Minimal, robust, hohe Betriebsverfügbarkeit | Im Allgemeinen wartungsarm, aber die Systeme können komplex und wartungsintensiv sein. | |
| Materialverträglichkeit | Metalle, Keramik, Polymere, Verbundwerkstoffe, Halbleiter |
Metalle, Glas, Keramik, Verbundwerkstoffe |
Metalle, Keramik, Polymere, Glas und transparente Materialien, Halbleiter |
|
| Wichtige Erkenntnisse | Am besten geeignet für dickere Metalle, Keramik und härtere Werkstoffe sowie für schnelles Schneiden (z. B. orthopädische Implantate, dickere Halbleiter). | Am besten geeignet für dünne Metalle, Polymere, Halbleiter und wärmeempfindliche Materialien sowie für hochpräzises Schneiden (z. B. Stents, Schneiden von Wafern). | Am besten geeignet für hochpräzise Anwendungen wie das Schneiden von Halbleitern, dünnen Schichten, Glas, Polymeren oder hochmodernen medizinischen Geräten, bei denen eine thermische Beschädigung vermieden werden muss und keine Nachbearbeitung erforderlich ist. | |
Mechanismen des Laserschneidens
Alle Feststoffe werden durch Bindungen oder Anziehungskräfte zwischen den Atomen, Ionen oder Molekülen zusammengehalten, aus denen das Material besteht. Auf der grundlegendsten Ebene erfordert das Schneiden eines beliebigen Festkörpers das Aufbrechen dieser Bindungen. Beim herkömmlichen mechanischen Schneiden, beispielsweise mit einer Säge oder einem Messer, wirkt das Schneidwerkzeug mit einer Kraft auf das Material ein, die sich auf den Bereich um die Schneide des Werkzeugs konzentriert. Dadurch entsteht eine Scherung, die die Bindungen zwischen den Teilchen, auf die die Kraft wirkt, und den benachbarten Teilchen, auf die keine Kraft wirkt, dehnt. Ist die Kraft groß genug, werden die Bindungen aufgebrochen. Dies ist ein grundlegender physikalischer Prozess, der immer dann abläuft, egal ob es sich um das Schneiden von Papier mit einer Schere, das Sägen von Holz oder das Schneiden von gebratenem Fleisch handelt.
Laser sind berührungslose Werkzeuge. Sie üben keine physikalische Kraft auf die bestrahlten Objekte aus. Stattdessen führen sie den Schnitt durch völlig andere Mechanismen aus. Dennoch müssen sie dasselbe Endergebnis erzielen, nämlich das Aufbrechen atomarer oder molekularer Bindungen in einem zusammenhängenden Bereich, um einen Schnitt zu erzeugen.
Das Laserschneiden lässt sich in drei Hauptkategorien unterteilen:
Das reaktive oder Flammenlaserschneiden wird im Allgemeinen nicht für hochpräzise Anwendungen eingesetzt. Die anderen drei Verfahren werden hier ausführlich beschrieben.
Grundlegende Mechanismen des Laserschneidens.
Schmelzschneiden
Beim Schmelzschneiden erhitzt der Laser das Zielmaterial bis zum Schmelzpunkt, wodurch ein Schmelzbad entsteht. Gleichzeitig wird zusammen mit dem Laserstrahl ein Hochdruck-Schutzgas (in der Regel Stickstoff oder in einigen Fällen Argon) zugeführt, das das geschmolzene Material aus dem Schnittbereich verdrängt. Das Hilfsgas trägt zudem zur Kühlung des Schnittbereichs bei, wodurch Oxidation verhindert und sauberere Kanten gewährleistet werden. Diese Methode bietet eine bemerkenswerte Präzision und eignet sich ideal für die Herstellung komplexer, gratfreier Schnitte in Metallen, Keramiken und bestimmten Polymeren.
Einer der entscheidenden Vorteile des Schmelzschneidens ist seine Fähigkeit, enge Toleranzen einzuhalten und glatte, hochwertige Schnittkanten zu erzielen. Dies ist entscheidend für Komponenten wie Stents, chirurgische Instrumente oder Mikroelektronik. Diese Anwendungen erfordern nicht nur Maßgenauigkeit, sondern auch eine minimale thermische Beeinträchtigung des umgebenden Materials. Jede übermäßige thermische Einwirkung kann die Leistung beeinträchtigen oder kostspielige Nachbearbeitungen erforderlich machen.
Das Fusionsschneiden eignet sich besonders für Werkstoffe wie Edelstahl, Titan und Siliziumwafer. Die Verwendung eines nichtreaktiven Schutzgases wie Stickstoff gewährleistet einen sauberen Schnitt, ohne die Integrität des Materials zu beeinträchtigen. Dank eines Gasdrucks im Bereich von 75 bis 250 psi eignet sich das Fusionsschneiden sowohl für dünne als auch für dicke Werkstoffe, je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung. Die Präzision in Verbindung mit der Fähigkeit, komplexe Geometrien zu schneiden, macht das Fusionsschneiden zu einer grundlegenden Technologie für Industriezweige, in denen Genauigkeit, Sauberkeit und Effizienz entscheidend sind.
Ablationsschneiden
Ultrakurzpulslaser (Pikosekunden- und Femtosekundenlaser) bieten dank ihrer extrem kurzen Pulsdauer und sehr hohen Spitzenleistungen im Gigawattbereich eine einzigartige Schneidmethode. Da die Pulsdauer kürzer ist als die „Leitungszeit“ des Materials, kommt es zu einer extrem schnellen und lokal begrenzten Erwärmung, die das feste Material sofort in Dampf umwandelt. Der Dampf wird anschließend mithilfe eines koaxialen Hilfsgases, in der Regel Argon, aus dem Schnitt geblasen.
Dieses ablative Schneidverfahren gewährleistet die höchstmögliche Qualität der Schnittkanten mit hervorragender Maßgenauigkeit und ohne Grate. Die Gratfreiheit ist entscheidend für Anwendungen wie das Schneiden von Nitinol-Rohren für medizinische Geräte oder von Edelstahl und Titan für die Herstellung von Luxusuhren, da die resultierenden Schnitte nur eine minimale Nachbearbeitung erfordern.
Fernschneiden
Der Hauptunterschied zwischen dem Fernschneiden und anderen Verfahren besteht in der Positionierung des Laserkopfes, der sich in einem gewissen Abstand zur Arbeitsfläche befindet. Der Scankopf bewegt den Strahl mit sehr hoher Geschwindigkeit (>1 m/s) über das Material. Bei diesem Verfahren wird kein Schutzgas verwendet. Je nach Materialstärke kann der Scankopf dieselbe Bahn mehrmals abfahren, um einen durchgehenden Schnitt zu erzeugen. Der eigentliche Schneidmechanismus basiert auf dem Prinzip des Ausstoßens der Schmelze: Der Laser schmilzt das Material, verdampft es jedoch gleichzeitig teilweise, wobei der Expansionsdruck der Dämpfe die Schmelze aus dem Schnittbereich herausdrückt.
Die Schnittbahnen sind bei diesem Verfahren in der Regel einfach, beispielsweise Kreise oder Quadrate, was hohe Schnittgeschwindigkeiten ermöglicht. Das Fernschneiden wird am häufigsten für dünne Materialien wie Batteriefolien oder dünne Kunststofffolien mit einer Dicke von weniger als 0,01" (0,25 mm) eingesetzt. Die Laserquellen müssen über eine ausreichende Leistung verfügen, um das Material zu schmelzen und zu verdampfen.
Checkliste für die Auswahl eines Schneidlasers
Checkliste für die Auswahl eines Schneidlasers Diese Tabellen dienen Ihnen als Leitfaden bei der Auswahl des richtigen Schneidlasers. Sie listen einige Schlüsselfaktoren auf, die Ihre Auswahl beeinflussen können, und helfen Ihnen dabei, zu ermitteln, was für Ihre konkrete Anwendung wirklich wichtig ist. Nutzen Sie sie, um Fragen zu formulieren, die Sie sich bei der Bewertung eines bestimmten Lasertyps und Anbieters stellen sollten.
Prozessfaktoren
Prozessfaktoren: Die Auswahl eines Lasers beginnt fast immer mit der Ermittlung und Definition der Prozessanforderungen und des gewünschten Ergebnisses.
Die Schnittbreite ist beim Laserschneiden oft ein wichtiger Faktor.
| Faktor | Anmerkungen |
|---|---|
| Materialart | Die Eigenschaften des Materials spielen in der Regel die größte Rolle bei der Auswahl eines geeigneten Schneidlasers. Am wichtigsten sind im Allgemeinen die linearen Absorptionseigenschaften des Materials (welche Wellenlängen es absorbiert), der Reflexionsgrad, die Wärmeleitfähigkeit und der Schmelzpunkt, insbesondere beim Einsatz von Nanosekunden-Festkörper- und Nanosekunden-Faserlasern. Die Übersichtstabelle bietet einen guten Ausgangspunkt für die Zuordnung eines Lasers zu einem Material. |
| Materialstärke | Die Materialdicke und die gewünschte Schnittgeschwindigkeit bestimmen in der Regel die erforderliche Laserleistung. Dickere Materialien erfordern in der Regel eine höhere Leistung und niedrigere Schnittgeschwindigkeiten, um saubere Schnitte zu gewährleisten. |
| Gewünschte Geschwindigkeit | Häufig muss ein Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Schnittqualität eingegangen werden. Eine höhere Geschwindigkeit kann die Genauigkeit beeinträchtigen, daher muss die Geschwindigkeit gegen die gewünschte Schnittqualität abgewogen werden. |
| Wärmeeinflusszone (HAZ) |
Die Minimierung der HAZ ist ein entscheidender Parameter beim Schneiden von wärmeempfindlichen Materialien und bei kleinen Bauteilen. USP-Laser gewährleisten die geringstmögliche HAZ. |
| Schnitt- und Kantenqualität | Bestimmte Kombinationen aus Lasern und Werkstoffen führen tendenziell zu glatteren Schnittkanten und weniger Mikrorissen. Beides kann die anschließende mechanische Festigkeit des geschnittenen Werkstücks beeinflussen. Glattere Kanten können zudem den Nachbearbeitungsaufwand verringern. Beachten Sie, dass die Polarisation des Strahls im Verhältnis zur Schnittrichtung einen großen Einfluss auf die Schnittqualität haben kann. |
| Verunreinigungsbildung | Eine große Menge an Verunreinigungen kann die Reinigungszeit verlängern und zusätzliche Bearbeitungsschritte erfordern. |
| Nachbearbeitung | Die Notwendigkeit (oder das Fehlen) einer Nachbearbeitung kann die Gesamtkosten des Prozesses und dessen Durchsatz erheblich beeinflussen. Bestimmte Arten der Nachbearbeitung können zudem erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben. |
Laserfaktoren
Nach der Definition der Prozessanforderungen ist der nächste Schritt in der Regel die Auswahl der richtigen Lasertechnologie. In vielen Fällen schränken die technischen Anforderungen des Prozesses – Material, Materialstärke, erforderliche Durchlässigkeit und andere Faktoren – die Auswahl auf einen einzigen Lasertyp ein.
Ein weiteres Problem bei vielen Schneidanwendungen ist die Wärmeeinflusszone (HAZ).
| Faktor | Anmerkungen |
|---|---|
|
Ausgangsleistung |
Für das Schneiden eines bestimmten Materials und einer bestimmten Dicke ist oft eine bestimmte Mindestleistung erforderlich. Eine Erhöhung der Leistung über diesen Grenzwert hinaus steigert die Durchsatzleistung, kann aber auch die Kosten erhöhen, da eine höhere Laserleistung in der Regel teurer ist. In manchen Fällen gibt es ein optimales Leistungsniveau, dessen Überschreitung negative Folgen haben kann, wie z. B. eine größere thermisch beeinflusste Zone (HAZ), eine verminderte Schnittqualität oder eine erhöhte Verunreinigungsbildung. Dies ist einer der Gründe, warum bei Nanosekunden-Festkörper- und USP-Lasern häufig das „Mehrdurchlauf“-Schneiden zum Einsatz kommt, bei dem der Laser wiederholt über denselben Bereich fährt, um einen durchgehenden Schnitt zu erzeugen. |
|
Wellenlänge |
Die Wellenlänge des Lasers ist aus zwei Gründen ein entscheidender Faktor. Erstens optimiert die Abstimmung der Laserwellenlänge auf die Absorptionseigenschaften des Materials die Schneidleistung, die Geschwindigkeit und oft auch die Schnittqualität. Die Übersichtstabelle fasst die Kompatibilität von Lasern mit gängigen Materialien zusammen. Zweitens ermöglichen kürzere Wellenlängen in der Regel eine höhere Schnittgenauigkeit, da sie auf einen kleineren Punkt fokussiert werden können. Je nach Strahloptik können kürzere Wellenlängen zudem eine größere Schärfentiefe bieten, was die Prozessstabilität erhöht. |
|
Strahlqualität (M² oder BPP) |
Die Strahlqualität bestimmt, wie gut der Laser fokussiert werden kann. Dies hat zwei wichtige Auswirkungen. Erstens ermöglicht ein kleinerer Fokuspunkt (niedrigerer M²- oder BPP-Wert) eine schmalere Schnittfuge und die Herstellung feinerer, detailreicherer Elemente. Zweitens lässt sich bei einer gegebenen Laserleistung eine höhere Leistungsdichte am Fokuspunkt erzielen, wenn die Strahlqualität verbessert wird. Eine höhere Leistungsdichte bedeutet, dass mehr Energie in einen bestimmten Bereich eingebracht wird, was die Fähigkeit zum effizienten Schmelzen oder Verdampfen des Materials erhöht. Eine bessere Strahlqualität erhöht in der Regel die Ausnutzung der Gesamtleistung des Lasers. |
|
Betriebsmodus (gepulst oder CW) |
Die Wahl zwischen einem gepulsten und einem Dauerstrich- (CW-)Laser hängt vom Material und den gewünschten Ergebnissen ab. Einige Lasertypen arbeiten zudem nur in einem dieser Modi. Insgesamt werden CW-Laser in der Regel für Anwendungen bevorzugt, die eine hohe Geschwindigkeit und Durchsatzleistung beim Schneiden dicker oder dichter Werkstoffe erfordern, beispielsweise in der Automobil- und Energieindustrie. Pulslaser zeichnen sich durch präzises Schneiden mit minimaler Wärmeeinwirkung und die Bearbeitung spezieller Werkstoffe aus. Sie werden häufig zum Schneiden von feinen oder temperaturempfindlichen Polymeren, Keramiken und dünnen Metallen in der E-Mobilität, der Halbleiterindustrie und bei der Herstellung von medizinischen Geräten eingesetzt. |
|
Strahlführung |
Die Möglichkeiten der Strahlführung, wie beispielsweise Faseroptik oder frei ausbreitende Optik, haben einen erheblichen Einfluss auf die Konfiguration des Laserschneidsystems sowie auf die damit verbundenen Kosten. Die Strahlführung über Glasfaser bietet enorme Flexibilität und erleichtert die Integration des Schneidlasers in beengte Produktionsumgebungen zusammen mit weiterer Ausrüstung. Zudem vereinfacht sie die Wartung dank besserer Zugänglichkeit des Lasers. CO₂-Laser können für die Strahlführung keine Glasfaser nutzen, was zu komplexeren Systemen führt, bei denen es im Laufe der Zeit zu einer „Entstimmung“ des Strahlengangs kommen kann. |
|
Betriebskonsistenz |
Schwankungen in der Laserausgangsleistung können zu inkonsistenten Schnitten führen, was sich negativ auf die Produktqualität auswirkt und die Ausschussquote oder den Nacharbeitsaufwand erhöht. Laser mit konsistenten Ausgangseigenschaften minimieren Wartungsausfälle und gewährleisten einen unterbrechungsfreien Betrieb sowie Produktivität. Bei steigendem Produktionsvolumen ist es entscheidend zu wissen, wie der Laserhersteller die Betriebsstabilität sicherstellt und garantiert. |
|
Anforderungen an die Kühlung |
Laser erfordern häufig Luft- oder Wasserkühlsysteme. Die Wasserkühlung kann eine spezielle Infrastruktur in Ihrem Betrieb erfordern, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist. |
|
Betriebskosten |
Viele Schneidlaser verbrauchen Verbrauchsmaterialien wie Gase (insbesondere Hilfsgase), optische Komponenten und Schutzscheiben. Verschiedene Lasertypen haben zudem spezifische Wartungsanforderungen und unterschiedliche Zuverlässigkeitsgrade. Bei hohen Produktionsmengen können die Kosten für Ausfallzeiten – ob geplant oder ungeplant – den Anschaffungspreis des Lasers selbst übersteigen. Daher ist es wichtig, realistische Erwartungen hinsichtlich der Betriebszeit und Zuverlässigkeit des Lasers zu haben und die Garantien sowie die vom Hersteller angegebenen Lebensdauerangaben genau zu verstehen. |
Implementierungsfaktoren
Viele Laserhersteller bieten ähnliche Produkte an – oder zumindest Produkte, die auf den ersten Blick ähnlich erscheinen. Für die endgültige Auswahl müssen praktische Aspekte hinsichtlich der Kosten, der Integrationsfaktoren, der Anwendungsentwicklung und des anschließenden Supports berücksichtigt werden. Diese Faktoren sind oft ausschlaggebend für die Wahl eines bestimmten Anbieters.
Die tatsächliche Produktivität eines Laserschneidsystems im realen Betrieb wird oft durch die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) bestimmt.
| Faktor | Anmerkungen |
|---|---|
| Anwendungsentwicklung | Die Unterstützung durch den Anbieter bei der Entwicklung und Optimierung Ihres Schneidprozesses kann von unschätzbarem Wert sein. Suchen Sie nach Laseranbietern, die die Bearbeitung von Mustern und Unterstützung bei der Prozessentwicklung anbieten. |
| Anschaffungskosten | Berücksichtigen Sie die Investitionskosten für den Laser, einschließlich der Kosten für Installation und Inbetriebnahme. Auch die Kosten für die Schulung des Personals können ein wesentlicher Faktor sein. |
| Betriebskosten | Bewerten Sie die laufenden Kosten wie Wartung, Verbrauchsmaterialien und Energieverbrauch. Einige Laser haben geringere Betriebskosten, was langfristig zu Einsparungen führen kann. Berücksichtigen Sie auch Ausfallzeiten, die ein größeres Risiko und höhere Kosten darstellen können als die Anschaffungskosten des Lasers. |
| Service und Support | Bewerten Sie die geografische Erreichbarkeit und die üblichen Reaktionszeiten bei Service und Support potenzieller Anbieter. Berücksichtigen Sie auch die Verfügbarkeit von Ersatzteilen, um Ausfallzeiten im Falle von Reparaturen oder Wartungsarbeiten zu minimieren. |
| Software | Eine benutzerfreundliche und vielseitige Steuerungssoftware kann die Produktivität und die Benutzerfreundlichkeit erheblich steigern. Stellen Sie sicher, dass die Software mit Ihren bestehenden Systemen kompatibel ist. |
| Integration | Eine einfache Integration des Lasers in Ihre bestehende Produktionslinie oder Maschinenausstattung ist von entscheidender Bedeutung. Achten Sie auf Laser mit flexiblen Schnittstellenoptionen und umfassender Integrationsunterstützung und vergewissern Sie sich, dass Ihre Kommunikations- und Integrationsprotokolle unterstützt werden. |
| Benutzerfreundlichkeit | Eine benutzerfreundliche Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) verkürzt die Einarbeitungszeit und reduziert die Anzahl der Bedienungsfehler. Bevorzugen Sie Systeme mit intuitiver Bedienung und klaren Betriebsanweisungen. Erkundigen Sie sich, ob der Laserlieferant Schulungen anbietet. |
Leitfaden zur Auswahl nach Material
Die Wahl einer bestimmten Laserschneidtechnologie wird fast immer vom Material bestimmt – von dessen Absorptionseigenschaften und Dicke sowie von Faktoren, die die Schnittgeschwindigkeit und die Qualität der Schnittfuge beeinflussen. Diese Tabelle listet einige gängige Materialien und Lasertypen auf, die üblicherweise zu deren Schneiden verwendet werden.
| Materialklasse | Laserklasse | Hauptmerkmale | Anmerkung |
|---|---|---|---|
| Metalle | Nanosekunden-Faserlaser | Die hohe Leistungsdichte ermöglicht schnelles Schneiden und die Bearbeitung dickerer Materialien. | Besonders geeignet für dünne bis mittelstarke Metalle, bieten sie ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Präzision. Ausgänge im grünen und UV-Bereich verbessern zudem die Bearbeitung reflektierender Metalle wie Kupfer und Aluminium, minimieren die Wärmeeinflusszone (HAZ) und sorgen für saubere Schnitte. |
| Nanosekunden-Festkörperlaser | Bieten Präzision für komplexe Schnitte an dünnen Substraten. | Ideal für das präzise Schneiden dünner Metallsubstrate mit hohen Genauigkeitsanforderungen. Dank der Wellenlängen im grünen (532 nm) und UV-Bereich (355 nm) verbessern sie die Absorption bei reflektierenden Metallen, wodurch thermische Verformungen reduziert und die Kantenqualität erhöht werden. Bei dickeren Metallen sind sie jedoch weniger effektiv als Faserlaser. | |
| Ultrakurzpulslaser | Höchstmögliche Präzision, geeignet für sehr feine Bauteile. | Die geringere Geschwindigkeit beschränkt den Einsatz dieser Laser auf die anspruchsvollsten, präzisesten und wärmeempfindlichsten Anwendungen. | |
| Polymere | Nanosekunden-Faserlaser | Eignen sich zum Schneiden von Polymeren mit hoher Absorption bei der Wellenlänge des Faserlasers (typischerweise 1064 nm), jedoch sind thermische Effekte wie Schmelzen und Verfärbung im Vergleich zu Ultrakurzpulslasern stärker ausgeprägt. Faserlaser eignen sich am besten für dickere oder weniger wärmeempfindliche Polymere. | Risiko des Schmelzens und Verbrennens – variiert je nach Material. |
| Nanosekunden-Festkörperlaser | Präzise, saubere Schnitte mit minimaler thermischer Verformung und minimaler HAZ | Die Kombination aus Kantenqualität und minimaler HAZ ist insbesondere in der Mikroelektronik und bei der Herstellung medizinischer Geräte von Vorteil. | |
| Glas | Nanosekunden-Faserlaser | Effizientes Schneiden mit mittlerer Wärmeeinflusszone, erfordert jedoch eine vorsichtige Handhabung, um Splitterbildung zu vermeiden. | Sie werden häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt, bei denen Geschwindigkeit und präzises Schneiden von dünnem Glas wichtig sind. |
| Nanosekunden-Festkörperlaser | Sie erzeugen Splitter im Bereich von wenigen Mikrometern und ermöglichen das Schneiden beliebiger Formen. | Das Schneiden erfolgt in der Regel im grünen (532 nm) oder UV-Bereich (355 nm) mit der „Bottom-up“-Technik, bei der der Laser durch die Oberseite eintritt und auf die Unterseite des Materials fokussiert wird. | |
| Ultrakurze Pulslaser | Sie bieten eine extrem hohe Präzision und ermöglichen das Schneiden beliebiger Formen, einschließlich Ausschnitte. Die Bruchkanten erreichen eine Größe von einigen hundert Nanometern, wodurch oft keine Nachbearbeitung erforderlich ist. | In der Regel werden dabei Infrarot-Wellenlängen (1064 nm) und die „Filamentierungstechnik“ verwendet, beispielsweise Coherent SmartCleave. | |
| Keramik | Nanosekunden-Faserlaser | Sie können zum Schneiden von Keramikmaterialien mit guter Geschwindigkeit und Präzision eingesetzt werden, auch wenn die thermischen Effekte stärker ausfallen können als bei ultrakurzen Pulslasern. | Sie kommen dort zum Einsatz, wo ein Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Präzision erforderlich ist, beispielsweise beim Schneiden von Fliesen oder hochentwickelten keramischen Werkstoffen. |
| Nanosekunden-Festkörperlaser | Je nach Material, geforderter Genauigkeit und Wärmeeinflusszone (HAZ) kommen Infrarot-, Grün- oder UV-Laser zum Einsatz. | Sie bieten einen guten Kompromiss zwischen Schnittgeschwindigkeit und Präzision. | |
| Ultrakurzpulslaser | Höchste Präzision und kleinste Wärmeeinflusszone (HAZ), jedoch mit der langsamsten Schnittgeschwindigkeit. Sie können Infrarot-, Grün- oder UV-Laser verwenden. | Geeignet dort, wo die Minimierung der thermischen Auswirkungen entscheidend ist, beispielsweise bei der Herstellung medizinischer Geräte, in der Mikroelektronik und bei fortschrittlichen Fertigungsprozessen. | |
| Halbleiter | Nanosekunden-Faserlaser | Sie werden für Aufgaben mit mittlerer Genauigkeit eingesetzt, bei denen Geschwindigkeit im Vordergrund steht und die Materialstärke gewisse thermische Effekte zulässt. | Geeignet zum Schneiden dickerer Halbleiterplatten, bei denen die Geschwindigkeit wichtiger ist als die Minimierung thermischer Einflüsse. |
| Nanosekunden-Festkörperlaser | Je nach Material, geforderter Genauigkeit und Wärmeeinflusszone (HAZ) kommen Infrarot-, Grün- oder UV-Laser zum Einsatz. | Sie bieten einen guten Kompromiss zwischen Schnittgeschwindigkeit und Präzision. | |
| Ultrakurzpulslaser | Sie bieten die höchste Präzision und die geringste Wärmeeinflusszone (HAZ), jedoch die langsamste Schnittgeschwindigkeit. Sie können mit Infrarot-, Grün- oder UV-Lasern betrieben werden. | Ideal zum Schneiden dünner Substrate oder zum Erzeugen komplexer Muster ohne thermische Beschädigung. | |
| Verbundwerkstoffe | Nanosekunden-Festkörperlaser | Je nach Material, geforderter Genauigkeit und Wärmeeinflusszone (HAZ) kommen Infrarot-, Grün- oder UV-Laser zum Einsatz. | Effizient für detaillierte und komplexe Schnitte von Verbundwerkstoffen, die in der Automobil-, Luftfahrt- und Industriebranche zum Einsatz kommen. |
| Ultrakurzpulslaser | Sie bieten höchste Präzision und die geringste Wärmeeinflusszone (HAZ), weisen jedoch die langsamste Schnittgeschwindigkeit auf. Sie können mit Infrarot-, Grün- oder UV-Lasern betrieben werden. | Geeignet für hochpräzises Schneiden von Verbundwerkstoffen, bei denen die Minimierung der thermischen Auswirkungen entscheidend ist, beispielsweise in der Luftfahrt und in medizinischen Anwendungen. |
Auswahl des Laserlieferanten
Der Erfolg und die Effizienz eines Laserschneidsystems in einer realen Produktionsumgebung hängen von mehreren Faktoren ab, die über die reine Wechselwirkung zwischen Laser und Material hinausgehen. Zu diesen Faktoren zählen Integrationsmöglichkeiten, Service und Support, Unterstützung bei der Anwendungsentwicklung sowie der allgemeine Ruf des Anbieters. Diese Aspekte können sich auf die Investitionskosten, die Betriebskosten, Ausfallzeiten sowie den Schulungs- und Wartungsbedarf für das Bedienpersonal auswirken.
Entscheidende Faktoren bei der Auswahl eines Laseranbieters
Integrationsmöglichkeiten
- Unterstützte Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle
- Bedeutung: Eine reibungslose Integration des Lasersystems in Ihre Fertigungslinie und Ihre bestehenden Anlagen ist von entscheidender Bedeutung. Die Kompatibilität mit Steuerungssystemen und Kommunikationsprotokollen kann die Betriebseffizienz erheblich beeinflussen.
- Zu beachten: Prüfen Sie, ob der Anbieter gängige Industrieprotokolle wie Ethernet, Modbus, PROFINET usw. unterstützt.
- Größe und Gewicht der Anlage
- Bedeutung: Die physikalischen Parameter des Lasersystems können dessen Aufstellung und Integration in Werkzeuge wie Roboterarme beeinflussen.
- Zu beachten: Bewerten Sie die Größe des Systems, seine Grundfläche und sein Gewicht unter Berücksichtigung Ihrer räumlichen Gegebenheiten. Kompakte und leichte Systeme eignen sich ideal für beengte Platzverhältnisse.
- Benutzerfreundlichkeit
- Bedeutung: Eine benutzerfreundliche HMI-Oberfläche und eine intuitive Bedienung verkürzen die für die Einweisung des Bedienpersonals erforderliche Zeit und verringern die Fehlerwahrscheinlichkeit.
- Zu beachten: Bewerten Sie die Benutzeroberfläche hinsichtlich der einfachen Navigation und Übersichtlichkeit. Schulungen und Support durch den Anbieter können die Nutzung des Systems zusätzlich erleichtern.
Service und Support
- Verfügbarkeit von Ersatzteilen und Wartung
- Bedeutung: Die schnelle Verfügbarkeit von Ersatzteilen minimiert Ausfallzeiten und unterstützt den unterbrechungsfreien Betrieb.
- Beachten Sie: Vergewissern Sie sich, dass der Anbieter über ein Servicezentrum und ein Ersatzteillager in Ihrer Region verfügt.
- Schnelle Reaktionszeit des Kundendienstes
- Bedeutung: Eine schnelle Reaktion auf Probleme ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer hohen Produktivität und die Minimierung von Verlusten.
- Zu beachten: Prüfen Sie die durchschnittliche Reaktionszeit und die Möglichkeit, Support direkt vor Ort zu erhalten.
- Zuverlässigkeit und Garantie
- Bedeutung: Die Garantie und die Zuverlässigkeit des Systems beeinflussen die langfristigen Betriebskosten und die Betriebssicherheit.
- Zu beachten: Prüfen Sie die Garantiebedingungen und die bisherige Zuverlässigkeitsbilanz der Systeme des Anbieters.
Anwendungsunterstützung
- Probenbearbeitung
- Bedeutung: Durch das Testen von Materialproben können Sie die Leistung des Lasers und dessen Eignung für Ihre Anwendung beurteilen.
- Zu beachten: Bevorzugen Sie Anbieter, die im Rahmen des Vorverkaufssupports die Probenbearbeitung anbieten.
- Unterstützung bei der Prozessentwicklung
- Bedeutung: Die Optimierung der Schnittparameter steigert die Effizienz und Qualität der Fertigung.
- Zu beachten: Wählen Sie einen Anbieter, der Unterstützung bei der Entwicklung und Integration von Prozessen bietet.
- Schulungen und Dokumentation
- Bedeutung: Qualitativ hochwertige Schulungen und übersichtliche Dokumentation gewährleisten einen reibungslosen Betrieb und minimieren Ausfallzeiten.
- Zu beachten: Vergewissern Sie sich, dass der Anbieter Schulungen, Benutzerhandbücher und Wartungsanleitungen bereitstellt.
Gesamter Ruf des Anbieters
- Erfahrung und Fachkompetenz
- Bedeutung: Die Fachkompetenz des Anbieters garantiert, dass er die anspruchsvollen Anforderungen der Anwendung erfüllen kann.
- Zu beachten: Informieren Sie sich über die Unternehmensgeschichte, Referenzen und die Vielfalt der unterstützten Anwendungen.
- Kundenbewertungen und Referenzen
- Bedeutung: Die Erfahrungen anderer Kunden liefern wichtige Informationen über die Zuverlässigkeit und den Support des Anbieters.
- Zu beachten: Suchen Sie nach Bewertungen und Fallstudien, die für Ihre Branche relevant sind.
Zusammenfassung
Die richtige Auswahl eines Laseranbieters erfordert eine gründliche Abwägung mehrerer Faktoren, die über die reinen technischen Spezifikationen hinausgehen. Entscheidend sind Integrationsmöglichkeiten, Service-Support, Unterstützung bei der Prozessentwicklung und der allgemeine Ruf des Anbieters.
Die Lasertechnologie bietet unübertroffene Präzision und Flexibilität, was für Trends wie Miniaturisierung, höhere Funktionalität und geringere Kosten von entscheidender Bedeutung ist. Dieser Leitfaden hilft Ihnen, die Auswahl eines Lasers und seines Anbieters zu verstehen, damit Sie Ihre Fertigungsprozesse optimieren können.
Für eine erfolgreiche und effiziente Implementierung ist es entscheidend, mit einem Anbieter zusammenzuarbeiten, der nicht nur die Technologie, sondern auch umfassenden Support bietet. Dank fachkundiger Anwendungsentwicklung und schneller Service-Reaktion erzielen Sie die besten Ergebnisse und sichern Ihren langfristigen Erfolg.