Remote-Schneiden mit dem Faserlaser ermöglicht hohe Konturgeschwindigkeiten

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Fraunhofer IWS Dresden

Edelstahlbleche bis 0,7 mm Dicke können getrennt werden

Mit Hilfe höherer Laserleistung sind auch größere Materialdicken trennbar. Mit einem derzeitig am Markt verfügbaren 3-kW-Singlemode-Faserlaser können Edelstahlbleche bis 0,7 mm Dicke nach diesem Verfahren geschnitten werden. Auch Dichtungsgeometrien, wie in Bild 3 dargestellt, können mit diesem Verfahren generiert werden.

Für das Remote-Laserstrahlschneiden stellen komplizierte Konturen und hohe Genauigkeit kein Problem dar. Die lasergeschnittenen Kanten zeichnen sich durch einen sehr geringen Grat und eine geringe Rautiefe aus. Das bearbeitbare Materialspektrum ist weit gefächert. Infolge der höheren Schneidgeschwindigkeit ist die Wärmeeinflusszone beim Remote-Laserstrahlschneiden geringer als beim klassischen Laserschneiden. Im Vergleich zum Stanzen sind die Vorteile des Laserschneidens in der Einsparung der Kosten für den Werkzeugbau und das Nachschleifen der Stanzwerkzeuge sowie in dem geringeren Geräuschpegel im Fertigungsbereich zu sehen.

Ein weiterer Schwerpunkt der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten am Fraunhofer IWS sind Qualitätssteigerungen beim Schneiden dickwandiger Bauteile mit Festkörperlasern hoher Brillanz. So wurde der Schneidprozess mit Faser- und Scheibenlasern genauer untersucht, um Kunden wirtschaftliche und qualitätsgerechte Lösungen für ihre Schneidaufgaben anzubieten.

Verfahrensparameter wurden optimal kombiniert

Um einen qualitätsgerechten Schnitt bei gleichzeitig hoher Prozesssicherheit gewährleisten zu können, muss eine optimale Kombination der Verfahrensparameter ermittelt werden. Dabei kommt einigen Einflussgrößen eine entscheidende Rolle zu. Dazu zählen die Parameter Fokuslage, Schneidgasdruck, Schneidgeschwindigkeit, Düsenabstand und Düsengeometrie.

Durch eine intensive Erforschung des Einflusses dieser Parameter war es möglich, optimale Schnittkantenqualitäten bei gleichzeitig hoher Prozesssicherheit zu erzielen. Mit Hilfe von statistischer Versuchsplanung konnten die-se notwendigen Zusammenhänge verifiziert werden. In Abhängigkeit der Parameter Fokuslage und Schneidgasdruck existiert ein Optimum für die jeweilige erreichbare Schneidgeschwindigkeit.

Durch angepasste Prozessparameter ist nun bei fast allen Materialien eine hohe Qualität der Schnittkanten zu erreichen (Bild 4). Außerdem waren Verbesserungen der Systemtechnik notwendig, im speziellen Fall die Entwicklung von Schneiddüsengeometrien, um qualitativ hochwertige Konturschnitte herzustellen. Mit sehr großer Schneidleistung und -qualität sowie hoher Effizienz und aufgrund des dreifach besseren Wirkungsgrades sind Festkörperlaser hoher Brillanz für das Laserstrahlschneiden metallischer Materialien mehr als eine Alternative zum bisher favorisierten CO2-Laser. Die Entwicklung wird auf der Fachmesse Euroblech 2008 vom 21. bis 25. Oktober in Hannover zu sehen sein.

Dipl.-Ing. Matthias Lütke und Dr.-Ing. Thomas Himmer sind wissenschaftliche Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS), Abteilung Laserabtragen und -trennen, in 01277 Dresden. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zum Remote-Laserstrahlschneiden metallischer Werkstoffe werden durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative „Briolas“ unterstützt.

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