Der Laser als Schlüsselinstrument zur modernen Polymerbearbeitung

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Das Laserschweißen bei Kunststoffen erfolgt heute meist mittels Durchstrahlverfahren: Die zu fügenden Komponenten unterscheiden sich im Wesentlichen in ihren Transmissionseigenschaften bezüglich des Laserlichts. Eine Materialkomponente ist für die vom Laser emittierte Wellenlänge transparent und lässt die Strahlung durch. Die andere jedoch absorbiert die Laserenergie vollständig. Durch leichten mechanischen Druck kann die Energie vom transparenten Kunststoff auf das andere Polymer übertragen werden, wodurch sich beide Werkstoffe verbinden lassen.

Dafür nutzt man heute vornehmlich Diodenlaser, deren Wellenlänge im nahen Infrarotbereich von 810 oder 940 nm liegt und für das Auge nicht sichtbar ist. Als besonders vorteilhaft gilt der Effekt, dass unerwünschte Nebenprodukte wie Stäube und Späne mit dem Laser gar nicht erst entstehen: Die Schneidemissionen in Form von Rauchgasen können mittels Absaugung leicht vom Werkstück ferngehalten werden. Eine nachfolgende Reinigung kann entfallen. Die Rauchgase müssen allerdings, durch geeignete Filtersysteme von Schadstoffen befreit, nach draußen geleitet werden. Hierfür stellt Eurolaser in Kooperation mit Absaug- und Filterherstellern, wie der ULT AG, den Anwendern optimal abgestimmte Systeme zur Verfügung.

Laserschnittkanten gleichen einer flammpolierten Oberfläche

PMMA, auch als Plexiglas bekannt, ist der Werkstofffavorit: seine hochglanzpolierten Schnittkanten, seine Brillanz in Form und Farben treibt die Werbe- und Möbelbranche immer wieder dazu, sich für dieses Polymerglas zu entscheiden. Der Laser als formgebendes Bearbeitungswerkzeug schneidet problemlos Konturen jeder Art in Acrylplatten bis zu 30 mm. Die Schnittkante gleicht optisch der einer flammpolierten Oberfläche.

Somit werden heute am POS (Point of Sale) viele Produkte, Displays und Frontblenden mit 2 bis 6 mm starkem XT- (extrudiertem) oder GS- (gegossenem) Acryl mittels Laser verarbeitet. Typisch ist die Verarbeitung von Plattenmaterial bis zu etwa 15 mm Stärke. Danach wird die Acrylbearbeitung aufgrund der extrem langsamer werdenden Prozessgeschwindigkeit zunehmend unattraktiver. Außerdem nimmt insbesondere bei eingefärbtem PMMA das Entzündungsrisiko der Prozessemissionen sprunghaft zu.

Laserprozesse sind variabel, was bedeutet, dass die Prozessgeschwindigkeit nicht nur in Relation zur Materialdicke und -dichte steht, sondern auch im Hinblick auf die Schnittqualität einen merklichen Einfluss ausüben kann. Man unterscheidet daher vielfach den einfachen Trennschnitt mit maximaler Prozessgeschwindigkeit vom sogenannten Qualitätsschnitt. Beim letzteren sind die Prozessparameter so gewählt, dass eine optimale Schnittkantenqualität entsteht. Das kann auch bedeuten, dass die angesetzte Laserleistung erheblich reduziert werden muss.

Wahl der Fokusoptik und der Schneiddüse sind optimal in Einklang zu bringen

Es gilt dabei, diese und weitere Parameter, wie etwa den Einfluss der Schneidgaszuführung, den Schneidgasdruck, die Wahl der Fokusoptik und der Schneiddüse optimal in Einklang zu bringen, um ideale Schnittergebnisse zu erhalten. Um den Aufwand der Arbeitsvorbereitung so gering wie möglich zu halten, werden alle materialspezifischen Bearbeitungsparameter in einer Datei hinterlegt und sind stets abruf- und editierbar.

In der Kunststoffverarbeitung ist der Laser fest etabliert und bei nachhaltiger intensiver Zusammenarbeit von Industrie und Maschinenbau erobert er noch weitere Anwendungsfelder. Die Vorteile der berührungslosen Materialbearbeitung mit gebündelter Lichtenergie sind zukunftsweisend. Die nötige Peripherie und eine ausgereifte Technik stehen im Application-Center von Eurolaser in Lüneburg jederzeit parat, um über die Möglichkeiten zu informieren.

* Holger Hasse ist Gesellschafter und Geschäftsführer der Eurolaser GmbH in 21339 Lüneburg.

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