Remote-Schneiden mit dem Faserlaser ermöglicht hohe Konturgeschwindigkeiten

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Diese Diskrepanz zwischen maximal erreichbarer Schneidgeschwindigkeit und tatsächlicher Konturbearbeitungsgeschwindigkeit zeigt sich speziell im Fein- und Feinstblechbereich. So konnte am Fraunhofer IWS nachgewiesen werden, dass ein Elektroblech von 0,5 mm Dicke bei Einhaltung hoher Qualitätsansprüche mit 100 m/min im geraden Schnitt trennbar ist. Beim Schneiden komplizierter Konturen, wie bei der Fertigung von Stator/Rotor-Paketen für elektrische Antriebe oder Generatoren, mit konventionellen Laserschneidanlagen wird jedoch kaum eine effektive Bearbeitungsgeschwindigkeit von 20 bis 30 m/min überschritten (gelbes Segment in Bild 1).

Vorteile auf das Schneiden von Konturen übertragen

Ziel der Arbeiten am Fraunhofer IWS ist es daher, die aufgezeigte Differenz so weit wie möglich zu minimieren. Die Schneidgeschwindigkeiten im Feinblechbereich von bis zu 100 m/min für den geraden Schnitt müssen auch beim Schneiden beliebiger Konturen umsetzbar sein. Im Idealfall entspricht dann die effektive Bearbeitungsgeschwindigkeit beim Erzeugen einer Kontur der Schneidgeschwindigkeit im geraden Schnitt des jeweiligen Werkstoffes.

Um diesen Geschwindigkeitsunterschied zu minimieren, untersucht und entwickelt das Fraunhofer IWS ein neues Bearbeitungsverfahren, das sogenannte Remote-Laserschneiden. Die derzeit verfügbaren Faserlaser können aufgrund ihrer sehr guten Strahlqualität selbst metallische Werkstoffe bei hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten überwiegend durch Materialsublimation trennen. Dabei erfolgt die Bewegung des Laserstrahls durch hochdynamische Scanner. Das Material wird in der Schnittfuge ohne Schneidgasunterstützung abgetragen. Eine Schneidgasdüse ist nicht mehr erforderlich. Einen möglichen Systemaufbau einschließlich einer Momentaufnahme des Remote-Schneidprozesses zeigt das Aufmacherbild.

Durch den großen Abstand zwischen Scanner und Werkstück bewirken kleine Auslenkungen im Strahlablenksystem große Wegstrecken am Werkstück. Aufgrund dieses Übersetzungsverhältnisses und der relativ kleinen bewegten Massen können hohe Konturgeschwindigkeiten am Werkstück erzielt werden.

Um das Potenzial der Remote-Bearbeitung zu demonstrieren, wurde eine Lochmatrix aus 100 Kreisen mit dem Durchmesser 6,5 mm in unterschiedlichen Blechstärken aus Edelstahl geschnitten. Ein Muster ist in Bild 2 dargestellt. Die Bearbeitungszeit für diese Lochmatrix liegt bei einer Blechdicke von 0,2 mm unter 3 s. Bezogen auf die Schnittlänge ergibt sich daraus eine effektive Konturgeschwindigkeit von über 60 m/min. Erste erfolgreiche Experimente haben gezeigt, dass die Nutzung der Remote-Technik für das Laserschneiden eine zukunftsweisende und hochproduktive Technik für die flexible Bearbeitung von Metallblechen oder -bändern ist.

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