Beim Laserschneider ist Stickstoff das Hilfsgas der Wahl, um qualitativ hochwertige Schnittkanten zu erzielen. Dabei bietet luftunterstütztes Laserschneiden viele Möglichkeiten in der Bearbeitung nicht kritischer Schnitte. Diese sind in deutlich höherer Produktivität möglich, denn die Bearbeitungszeit ist geringer als beim Laserschneiden mit Stickstoff und die Kosten deutlich geringer.
Für das Laserschneiden von Metallen sind Hilfsgase notwendig. Neben dem am häufigsten genutzten Stickstoff kommt auch Sauerstoff in der industriellen Praxis zur Anwendung. Vielen Anwendern ist nicht bewusst, dass normale Umgebungsluft eine kostengünstige Alternative zu diesen Gasen ist. Nachfolgend erläutern wir, worauf beim luftunterstützten Laserschneiden zu achten ist und inwiefern es sich vom Laserschneiden mit Stickstoff oder Sauerstoff unterscheidet.
1. Wie funktioniert das luftgestützte Laserschneiden?
Zum Laserschneiden von Metallen wird nicht ausschließlich der Lichtstrahl des Lasers genutzt. Vielmehr wird der Schneideprozess durch das Einspritzen eines Hilfsgases an der Düse unterstützt. Dieses Zusammenspiel initiiert einen Prozess, der als exotherme Reaktion bekannt ist. Darunter versteht man eine chemische Reaktion, bei der Energie durch Licht oder Wärme freigesetzt wird. Durch die Zufuhr von Stickstoff, Sauerstoff oder Luft wird die Hitze effektiver übertragen, als dies mit dem Laserstrahl alleine möglich wäre.
Die ersten Laserschneider nutzen Sauerstoff für das Schneiden. Einige Jahre später fanden Wissenschaftler heraus, dass Stickstoff einen kühleren Schnitt erzeugt und dadurch sauberere Schnittkanten ermöglicht. Mit CO2-Laser geschnittene Bauteile sind ideal für Anwendungen, in denen Ästhetik und die Qualität der Schnittkanten kritisch sind. Stickstoff entwickelte sich daraufhin zum beliebtesten Hilfsgas beim Laserschneiden.
Luft jedoch ist eine effektive und kostensparende Alternative und wird von einer wachsenden Anzahl von Herstellern für das Laserschneiden genutzt. Dabei ist dies keine radikale Abkehr vom Laserschneiden mit Stickstoff oder Sauerstoff. Im Gegenteil, Luft besteht zu etwa 80 Prozent aus Stickstoff, die verbleibenden 20 Prozent hauptsächlich aus Sauerstoff. Das Ziel beim luftunterstützten Laserschneiden ist es, diese hohe Stickstoffkonzentration zu nutzen, während gleichzeitig die weiteren Vorteile des verdünnten Gases genutzt werden.
2. Was sind die Vorteile des luftunterstützten Laserschneidens?
Luftunterstütztes Laserschneiden existiert seit beinahe 20 Jahren. Die Werkzeugmaschinenhersteller begannen bereits 1998 damit, diese Technik zu erforschen und für den industriellen Einsatz zu entwickeln.
Seitdem hat der Einsatz von Luft als Hilfsgas stetig an Popularität gewonnen, sowohl bei Faser- als auch bei CO2-Lasern. Heute ist luftunterstütztes Laserschneiden eine effiziente und beliebte Methode zum Schneiden einer Vielzahl von Materialien, darunter auch Edelstahl und Aluminium.
Die intensive Hitze der Faserlaser, kombiniert mit der eingespritzten Luft, ermöglicht Schnitte, ohne dabei eine Oxidbildung auf der Schnittfläche zu erzeugen. Der Aufwand für die Nachbearbeitung kann somit deutlich reduziert oder sogar vollständig vermieden werden.
Stickstoff ist ein teures Gas. In einigen Fällen können die Kosten für das Gas alleine 90 Prozent der gesamten Betriebskosten ausmachen. Luft hingegen ist deutlich günstiger.
Ein weiterer Vorteil beim luftunterstützten Laserschneiden ist die erhöhte Schnittgeschwindigkeit und somit ein erhöhter Durchsatz. Geschwindigkeitszuwächse von bis zu 22 Prozent bei Edelstahl und bis zu 14 Prozent bei Aluminium sind möglich.
3. Wann sollte Luft als Hilfsgas beim Laserschneiden verwendet werden?
Allgemein lässt sich sagen, dass die meisten rostfreien Teile, insbesondere jene, die in Baugruppen verwendet werden, Kandidaten für das luftunterstützte Laserschneiden sind.
Während es in allen Fällen eindeutig nicht das beste Gas für das Laserschneiden ist, erzeugt Luft im Allgemeinen eine Laserschnittkantenqualität, die zumindest teilweise mit der Kantenqualität Stickstoff oder Sauerstoff betriebener Laserschneider vergleichbar ist. Auf einer Skala von 1 bis 10 erreicht die Stickstoffmethode eine klare 10, das luftunterstützte Laserschneiden immerhin eine gute 8.