Laser hat das Potenzial zum Universalwerkzeug

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Trenngrenze ist proportional zu Laserleistung und Strahlgüte

Im Hinblick auf eine maximale Schnittgeschwindigkeit werden Hochleistungslaser überwiegend im Dauerstrichbetrieb eingesetzt. Bei reinen Carbonfasern kommen CO₂-Laser und Festkörperlaser (Scheiben- oder Faserlaser) mit Leistungen bis in den Multikilowattbereich hinein in Betracht. Handelt es sich dagegen um Glasfasern oder einen Verbund aus Glas- und Carbonfasern, sind aufgrund der wellenlängenabhängigen Absorption nur CO₂-Laser zum Zuschneiden geeignet.

Nach Überschreiten einer Schwellintensität ist die Trenngrenze – die zum einwandfreien Trennen maximale Schnittgeschwindigkeit – proportional zu Laserleistung und Strahlgüte. Daher ist darauf zu achten, dass Sublimationsprodukte nicht mit der Laserstrahlung wechselwirken und somit die Prozesszone „abschatten“. Der Faserschneidwinkel beeinflusst die Trenngrenze. Ein 400-W-Festkörperlaser schneidet ein Carbonfasergewebe sicher mit einer Verfahrgeschwindigkeit von über 25 m/min. Bei günstigem Faserschneidwinkel kann das Gelege mit einer Geschwindigkeit von über 30 m/min sicher getrennt werden.

Textilschonendes Trennen durch sukzessiven Schnitt

Der Schnittspalt ist rechteckig und exakt ausgeprägt. Die Schnittkanten können je nach Prozessführung gezielt eingestellt werden: Die Fasern flauschen leicht auf oder verdicken sich in Richtung Schnittkante. Aufgrund der Verdickung bildet sich eine mechanisch verpresste Kante. Die Breite des Verdickungsbereichs hängt von der Streckenenergie ab. Bei einem im Paket geschnittenen, achtlagigen Preform betrug sie etwa 0,2 mm.

Die Wärmeeinflusszone des Binders unterteilt sich in zwei thermisch unterschiedliche Bereiche: Unmittelbar neben dem Schnittspalt verdampft der Binder. In der Übergangszone zum unbeeinflussten Material wird der Binder angeschmolzen. Die Breite der Wärmeeinflusszone ist annähernd proportional zur Streckenenergie und kann beim einlagigen Schneiden auf etwa 0,5 bis 1 mm eingestellt werden.

Eine weitere Möglichkeit, um die Wärmeeinflusszone des Binders zu verkleinern, ist der sukzessive Schnitt: Der Laser bestrahlt mit hoher Verfahrgeschwindigkeit mehrfach die Schnittzone und trägt dabei jeweils nur einen Teil des Materials ab.

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