Schneller schneiden auf Maschinen mit fasergekoppelten Lasern

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Die Vorreiterschaft im Verstehen von Parameterabhängigkeiten ist zum Schlüssel für eine erfolgreiche Auslegung heutiger Fertigungsprozesse im globalen Wettbewerb geworden. Wenn ein optimiertes Systemdesign und geeignete Prozessparameter vorausgesagt werden sollen, ohne dass Ressourcen durch zeitaufwendige Testreihen verschwendet werden, sind Simulationsrechnungen das Mittel der Wahl.

Sehr wenig ausreichend qualifizierte theoretische Modelle des Laserschneidens

Es gibt sehr wenige ausreichend qualifizierte theoretische Modelle des Laserschneidens, die in der Lage sind, die stationären Prozessregime zu beschreiben und einem experimentellen Vergleich auf breiter Front standzuhalten. Es macht jedoch einen großen Unterschied, ob über die Gründe für erzielbare Schneidgeschwindigkeiten und Schnittqualitäten spekuliert werden muss oder ob Geschwindigkeitsgrenzen und Prozesseigenschaften, die die Qualität als Funktion von Prozessparametern wie der Wellenlänge, Strahlleistung und -qualität, Fokussierzahl und Fokuslage bestimmen, berechnet werden können (Bild 3).

Am Fraunhofer ILT wurde das Simulationsprogramm Calcut benutzt, um die positiven, geschwindigkeitssteigernden und die negativen, destabilisierenden Auswirkungen der Mehrfachreflexion beim Schneiden mit Lasern der Wellenlänge 1 µm zu erklären. Mittlerweile wird auch die Dynamik der Schneidprozesse zunehmend einer fundierten, theoretischen Analyse zugänglich.

Verbesserungen der Computerhardware und der numerischen Methoden bieten erhebliche Fortschritte bei der zeitabhängigen Berechnung der Wechselwirkungen im System Laser/Gas/Werkstoff und der Vorhersage von Prozessergebnissen. Die internationalen Anstrengungen auf diesem Gebiet nehmen zu und werden zukünftig weitere Geheimnisse des Laserschneidprozesses lüften.

Kürzere Wellenlänge der 1-µm-Laser erlaubt effizientes Schneiden von Kupfer oder Messing

Zu einem Laserschneidsystem gehören eine Laserquelle, Strahlführungs- und -formungsoptiken, eine Maschine zur Strahl- und Materialmanipulation und eine Steuerungseinheit. Die Laserquelle liefert die Strahlleistung und -qualität.

Die kürzere Wellenlänge der 1-µm-Laser erlaubt das effiziente Schneiden von Nichteisenmetallen einschließlich Kupfer und Messing. Auch für das Schneiden von Nichtmetallen existieren Laserlösungen. Insbesondere Composites wie faserverstärkte Kunststoffe, gewinnen an Bedeutung, beispielsweise im Transportsektor.

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