Laser hat das Potenzial zum Universalwerkzeug

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Aufgrund der Proportionalität zwischen Laserleistung und Trenngrenze ist dieser Ansatz nahezu hauptzeitneutral. Allerdings ist sicherzustellen, dass die eingebrachte Wärme im Werkstück vor dem nächsten Überlauf vollständig abgeführt wird, um einen Wärmestau zu vermeiden.

Schnittgeschwindigkeit so hoch wie bei metallischen Blechteilen

Die Prozesse Trennen, Bohren sowie Schäften bilden die Basis für die Anwendung von CFK in der industriellen Serienproduktion. CFK wird im Automobilbereich typischerweise als unidirektionales oder multiaxiales vier- bis achtlagiges Laminat mit duroplastischer Matrix verarbeitet. Als Verstärkungsfasern kann es auch Hybridgarn – ein Verbund aus Carbon- und Glasfasern – enthalten. In über 95 % der Anwendungen werden aus CFK 3D-Bauteile hergestellt.

Gefordert wird eine maximale Produktivität in Verbindung mit qualitativ hochwertigen Schnittkanten und engen Toleranzen. Mit Lasern im Multikilowattbereich werden beachtliche Schnittgeschwindigkeiten erreicht, die denen in der Blechbearbeitung bei gleicher Bauteilwanddicke entsprechen. Die Schnittkanten sind vertikal, die Formtoleranzen bedarfsgerecht. Die Breite der Wärmeeinflusszone kann über die Prozessparameter beeinflusst werden. Sie ist heute etwas größer als 0,5 mm.

Hoffnungsträger Ultrakurzpulslaserist noch im Entwicklungsstadium

Eine Alternative bieten Ultrakurzpulslaser (UKPL), die eine hochpräzise Kaltbearbeitung ermöglichen. Eine thermische Schädigung temperatursensibler Werkstücke kann somit vermieden werden. Bei geeigneter Prozessführung sind Werkzeug und Werkstoff voneinander entkoppelt. Allerdings müssen Qualität und Produktivität in Einklang gebracht werden. Die mittlere Leistung heute kommerziell verfügbarer Systeme liegt bei rund 70 W, die damit erreichbare Schnittgeschwindigkeit ist noch moderat.

Für eine 2 mm dicke CFK-Bauteilwandung sind bei einer Schnittgeschwindigkeit im Bereich von mehreren Metern pro Minute mindestens einige Hundert Watt mittlerer Leistung erforderlich. Außerdem fehlen noch adäquate Strahlführungskomponenten. Ein erster Demonstrator mit 1 kW existiert jedoch bereits im Labor. Er hat das Potenzial, Ultrakurzpulssysteme nicht nur in der Mikrobearbeitung, sondern auch in der Makrobearbeitung wirtschaftlich einzusetzen, zum Beispiel für die Laserbearbeitung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen für den Leichtbau.

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