Das Blechschneiden ist seit langem eine Domäne des Lasers. Während konvent- ionelle Verfahren mit aufwendigen, teuren und sehr verschleißanfälligen Werkzeugen arbeiten, ist dies beim Laserschneiden »nur« ein Lichtstrahl. So werden lange Standzeiten durch den Werkzeug- wechsel vermieden und die Produktivität gesteigert. Wurden in den Anfangsjahren des Laserschneidtechnik hauptsächlich CO2-Laser eingesetzt, sind es heute zunehmend Festkörper- laser, insbesondere Faserlaser.

AMADA – Pionier der Laserschneidtechnologie

Seit 2005 beschäftigt sich AMADA mit einem eigenen Faserlaser. In Zusammenarbeit mit dem Partnerunternehmen JDS Unicorp. (JDSU) Kalifornien USA, wurde kurz darauf eine eigene Strahlquelle vorgestellt. »Dies war eine exklusive Kooperation, durch die wir das gesamte Know-how im Hause halten konnten. Bei unseren Maschinen kommt alles aus einer Hand: der Resonator, die Maschine und das Schneid-Know-how«, erklärt Axel Willuhn, Produktmanager Stanzund Lasertechnik bei Amada.

Laserschneidanlagen mit 4 kW-Faserlaser

Ein Ergebnis der Zusammenarbeit war die weltweit erste mit einem hocheffektiven 4 kW Faserlaser ausgestattete Schneidmaschine: die FOL-3015 AJ. Sie ist modular aufgebaut und kann heute in zwei Versionen geliefert werden: mit einer 2 kW bzw. 4 kW Faser. Das Kernstück der Anlage, der Faserlaser zeichnet sich durch seinen besonders einfachen Aufbau aus: Da Dioden die aktive Faser direkt pumpen, ergibt sich eine »Licht zu Licht Effizienz« von 70 %. Außerdem benötigt der Faserlaser wenig Platz und arbeitet sehr produktiv. Seine Energieeffizienz ist 3-fach besser als die eines CO2-Lasers.

Der reale Wirkungsgrad des Faser-Lasers beträgt mehr als 30 %. Zusammen mit einem Linearantrieb bildet er ein perfektes Team: Die Verfahrgeschwindigkeit liegt bei bis zu 340 m/min bei einer Beschleunigung max. 5 G. In der Praxis erreichte man bislang eine Schnittgeschwindigkeit von 150 m/min. Das Aggregat kommt ohne Warmlaufphase aus und seine Energieaufnahme ist im Standby-Betrieb deutlich reduziert. Aufgrund der guten Energiebilanz werden nicht nur Betriebskosten gesenkt, sondern auch Ressourcen geschont.

Faserlaser und CO2-Laser im Vergleich

Ein Vergleich mit einem CO2-Laser macht die Energieeffizienz des Faserlasers deutlich: Während eine mit einem CO2-Laser und Linearantrieben (inkl. Nebenaggregate) ausgestattete Laserschneidmaschine einen durchschnittlichen Energiebedarf von 37,2 kW/h hat, verbraucht die FOL-AJ 4 KW mit Linearantrieben (inkl. Nebenaggregate) mit 15,2 kW/h weniger als die Hälfte. Auch die Schneidgeschwindigkeit ist höher: Ein 1 mm dickes Edelstahlblech lässt sich mit dem Faserlaser bis zu 5-mal schneller schneiden als mit dem CO2-Laser und das bei einer Energiekosteneinsprung von 80 %.

Bei dickeren Stahlblechen ist jedoch der CO2-Laser auch heute noch ein Werkzeug erster Wahl. Ein Schnittgütenvergleich bei Edelstahl (N2 Schnitt) zeigt, dass die Schnittgüte des Faserlasers bis zu einer Materialstärke von etwa 6 mm als gut einzustufen ist. Oberhalb steigt die Rautiefe jedoch stärker an. Dagegen erreicht man mit dem CO2-Laser noch bei 20 mm dickem Edelstahlblech (N2 Schnitt) auch bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten sehr hohe Schnittgüten.

Auch in der Rohrverarbeitung ist der CO2-Laser nach wie vor von Vorteil. Hier steht weniger eine hohe Dynamik der Maschine im Vordergrund als vielmehr die Möglichkeit größere Rohrdurchmesser bearbeiten zu können. Ein Wechsel zwischen Flachbett und Rohrbearbeitung erfolgt  automatisch binnen 60 s. So lassen sich Rundrohre bis zu einem Durchmesser von 220 mm, rechteckige bis zu Kantenlängen von 150 mm und einer Rohrlänge bis 6.000 mm schneiden. Durch die gegenüber dem CO2-Laser 10fach kürzere Wellenlänge eignet sich der Faserlaser auch zum Schneiden von sonst schwer und gar nicht schneidbare Materialien, insbesondere von NE-Metallen.

So können Aluminiumbleche bis 16 mm Dicke und Kupfer- und Messingbleche bis 8 mm mit hoher Schnittgüte geschnitten werden. Aufgrund seiner hohen Brillanz lassen sich mit dem Faserlaser auch komplexe Konturen sauber, mit sehr guter Konturtreue schneiden, wie das Beispiel einer Filterscheibe aus 2 mm dickem Edelstahl 1.4301 mit einem Lochdurchmesser von 3 x 0,8 mm zeigt. Selbst 0,3 mm Gitterstege aus 2 mm Edelstahl 1.4301-Blech können nahezu verwindungsfrei erzeugt werden.

Erfahrungen der Fa. BVD GmbH mit einem Faserlaser

Als einer der ersten Kunden in Europa hatte BVD in Dahlenwarsleben bei Magdeburg die mit einem Faserlaser ausgestattete Schneidmachine FOL 3015 AJ der Firma AMADA im Einsatz. Die Firma fertigt unter anderem Teile für Elektrotechnik,  Gerätebau, Ladenbau, Haustechnik und Fördertechnik. Hier hat sich die Anlage bewährt: »Die Geschwindigkeit der FOL begeistert uns jedes Mal aufs Neue. Wir waren AMADA Pionier mit der ersten Anlage in Europa und wir haben unsere  Entscheidung zu keiner Sekunde bereut.« Auch IBF – Biberach, ein Unternehmen, das Bleche und Baugruppen, auch komplexe Teile für Elektrotechnik, Maschinenbau, Medizintechnik, Gerätebau, Ladenbau, Telekommunikation, Haustechnik fertigt, arbeitet unter anderem mit einer FOL-3015 AJ. Die Anlage leistet dort hervorragende Dienste, wie der Kommentar zeigt: »Wir wussten dass die FOL schnell ist, aber so schnell…? Sie ist noch schneller als auf der Messe, zeichnet sich durch extreme Zuverlässigkeit, Energieeinsparung und unschlagbare Produktivität aus.«

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, so Vertriebsleiter Willuhn: »Der Faserlaser setzt in puncto Geschwindigkeit, Energieeinsparung, Erweiterung der Einsatzbereiche und Wartungsfreundlichkeit neue Akzente. Im dickeren Materialbereich, speziell bei Edelstahl ist der CO2-Laser aber noch immer das Maß der Dinge. Daher wird der Faserlaser sicherlich auch mittelfristig weiter eine optimale Ergänzung zum CO2-Laser darstellen.«

Quelle: www.laser-magazin.de

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