Schneller schneiden auf Maschinen mit fasergekoppelten Lasern

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Das eröffnet CO₂-Lasern aufgrund ihrer hohen Absorption in Nichtmetallen eine gute Chance für neue Märkte. Auch Ultrakurzpulslaser im Kilowattbereich werden zukünftig aufgrund ihrer nichtlinearen Strahl-Werkstoff-Wechselwirkung mit schonendem, aber effektivem Abtrag an Bedeutung gewinnen.

Laser mit hoher Strahlqualität bieten noch Verbesserungspotenzial

Die mit Lasern hoher Strahlqualität hinzugewonnenen Freiheitsgrade werden heute bei Weitem noch nicht ausgeschöpft. Sie bieten große Verbesserungspotenziale über heutige Parameterbereiche hinaus, weil sie eine weitgehende Anpassung des Strahlwerkzeugs an die Erfordernisse des Werkstoffs und der Schneidaufgabe zulassen.

Strahlführung und -formung bestimmen die zur Anwendung kommenden Strahleigenschaften. Entsprechend wird eine wichtige Aufgabe zukünftiger Laserprozessentwicklungen die angepasste Manipulation der räumlichen und zeitlichen Verteilung von Laserenergie, Wellenlänge, Polarisation und Poyntingvektor mit vielseitigen optischen Ausrüstungen sein.

Strahlumformung und -manipulation können Laser-Dünnblechschneiden viel produktiver machen

Hochdynamische Strahl- oder Werkstückbewegungen werden mit Scannern oder Direktantriebstechnik realisiert. Neueste Erfolge beim schneidgasunterstützten Hochgeschwindigkeitsschneiden und beim Remoteschneiden ohne Schneidgas demonstrieren, wie mit einer geeigneten Strahlformung und -manipulation eine bisher ungeahnte Produktivität bei der Dünnblechbearbeitung erzielt werden kann (Bild 4). Der aktuelle Benchmark ist das Hochgeschwindigkeitsschneiden von 1 mm dicken Stahlblechen mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min bei einer Laserstrahlleistung von 4 kW.

Das Einrichten und Betreiben derartiger Prozesse erfordert ein umfassendes Prozesswissen, das idealerweise in die Maschinensteuerung eingebettet ist. Kognition ist die zugehörige Schlüsselanforderung an zukünftige Systeme. Sie wird umgesetzt mithilfe von bildgebenden Sensoren, intelligenter, metamodellgestützter Datenverarbeitung und geschlossener Regelschleifen zur Parametereinstellung in selbstoptimierenden Schneidmaschinen. Das sind große Herausforderungen für die neue Dekade, selbst für eine reife Technik wie das Laserschneiden.

* Dr. Dirk Petring leitet die Gruppe Makro-Fügen und -Schneiden am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in 52074 Aachen

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